[发明专利]使凝固晶粒微细化的双相不锈钢焊接用药芯焊丝

说明书

技术领域

本发明涉及双相不锈钢的焊接焊丝，特别涉及双相不锈钢焊接用药芯焊丝，所述双相不锈钢焊接用药芯焊丝通过使焊接凝固时的晶粒微细化，能够对焊缝金属赋予韧性及延展性优良的特性。

背景技术

双相不锈钢是以Cr、Ni、Mo为主要元素，通过将铁素体和奥氏体的相比率调整到大约50％来确保韧性、耐腐蚀性的不锈钢。在焊接该双相不锈钢时，从维持耐腐蚀性的观点出发，其中大多数不实施焊接后的热处理，焊缝金属直接以凝固的状态被使用，因此与经过轧制、热处理的相同组成的钢材相比，焊缝金属的晶粒直径显著粗大化，因而韧性、延展性变差。所以，在双相不锈钢的焊接中，使焊缝金属的凝固晶粒微细化成为提高焊缝金属的韧性、延展性的有效的方法。

作为使不锈钢的晶粒微细化的方法，公开了为抑制麻纹(表面的凹凸)的产生而规定板坯的轧制条件(压下率与温度的关系)的方法(例如参照专利文献1)、规定铸造后的热轧及冷却条件的方法(例如参照专利文献2)，但全都利用根据钢水凝固后的再加热-热轧、或退火-冷却过程中的相变的组织控制，而不是在焊缝金属的凝固过程中使晶粒微细化的技术，因此对于焊接后以凝固状态使用的双相不锈钢的焊缝金属的微细化不是有效的方法。

作为使凝固状态的不锈钢焊缝金属的晶粒微细化的方法，公开了以夹杂物为接种核使其等轴晶凝固的方法(参照专利文献3、4)，但它们都是马氏体系不锈钢及奥氏体系不锈钢，与作为本发明对象的双相不锈钢的Mn量及Cr/Ni量的比率不同。

此外，关于双相不锈钢，因近年来的Ni、Mo价格的高涨，开发了降低Ni、Mo含量的廉价型双相不锈钢(例如参照专利文献5)，但在焊接此种双相不锈钢时，仍使用以往的凝固晶粒粗大化的双相不锈钢系焊接材料。

基于此背景，一直希望开发一种双相不锈钢用焊丝，其能够使用廉价型双相不锈钢，而且能够进行焊缝金属的凝固晶粒微细化，从而即使在焊接状态下也可得到焊缝金属的韧性、延展性等机械特性良好的焊接部。

专利文献1：日本特开平03-071902号公报

专利文献2：日本特开平08-277423号公报

专利文献3：日本特开2002-331387号公报

专利文献4：日本特开2003-136280号公报

专利文献5：WO-2002-027056号公报

发明内容

本发明鉴于上述现有技术的问题点，其目的在于通过对双相不锈钢材焊接时使用的焊接材料的成分进行规定，提供一种双相不锈钢焊接用药芯焊丝(也称为粉芯焊丝，填充焊剂金属丝)，其可使焊缝金属的凝固晶粒微细化，即使在焊接状态下也可得到焊缝金属的韧性、延展性等机械特性良好的焊接部。

本发明是解决上述课题的发明，作为其要旨的部分如下所述。

(1)一种用于使凝固晶粒微细化的双相不锈钢焊接用药芯焊丝，其是在钢制外皮的内部填充有焊剂的双相不锈钢焊接用药芯焊丝，其特征在于，作为外皮及焊剂中含有的化学成分，以相对于焊丝总质量的质量％计含有：C：0.001～0.1％、Si：0.01～1.0％、Mn：2.0～6.0％、Cr：17.0～27.0％、Ni：1.0～10.0％、Mo：0.1～3.0％、Al：0.002～0.05％、Mg：0.0005～0.01％、Ti：0.001～0.5％、N：0.10～0.30％，另外，将P限制在0.03％以下、将S限制在0.01％以下，且满足0.73×Cr当量-Ni当量≥4.0及Ti(质量％)×N(质量％)≥0.0004，剩余部分由铁及不可避免的杂质构成。其中，Cr当量＝Cr(质量％)+Mo(质量％)+1.5×Si(质量％)，Ni当量＝Ni(质量％)+0.5×Mn(质量％)+30×C(质量％)+30×N(质量％)。

(2)根据上述(1)所述的用于使凝固晶粒微细化的双相不锈钢焊接用药芯焊丝，其特征在于，作为所述双相不锈钢焊接用药芯焊丝的外皮及焊剂中含有的化学成分，以质量％计，还含有Cu：0.1～2.0％。

根据本发明，在焊接通常的双相不锈钢材及廉价型双相不锈钢材时，通过对使用的焊接材料的成分进行规定，可以使焊缝金属组织微细化，由此能够大幅度改善焊缝金属的韧性及延展性。

具体实施方式

本发明人等通过采用添加有多种化学成分的Cr-Ni系不锈钢焊丝的TIG焊接，对双相不锈钢材进行对接焊接，对形成的焊缝金属的组织、韧性及延展性进行了详细调查及研究。