[发明专利]一种熔堆的耐热金属及其埋弧熔敷制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐热金属及其埋弧熔敷制备工艺，具体地说用埋弧焊丝及埋弧焊接方法进行熔敷制造，主要组织特征为针状铁素体，其特别适用于制备适应温度在-20~550℃、6~15mm直径的圆形件或宽度为6~15mm的矩形件。

背景技术

耐热钢杆件材料应用范围较广，如用于小型热处理炉、焊材烘箱等装置中的耐热金属支撑杆制作等。耐热钢主要有1.25%Cr-0.5%Mo、2.25%Cr-1.0%Mo等，其组织通常为珠光体，传统的制造方法为钢冶炼、棒轧制等工序，要求专用的冶炼及轧制设备，设备投资大，不适应小批量、多规格及短尺寸需求。

增材制造(AM)是一种零件制造新工艺，具有满足上述需求的特点。目前，增材制造主要方法是激光AM、电子束AM，主要适应于小型精密零件的制作。电弧AM方面，有用钨极氩弧焊(GTAW)及熔化极气体保护焊(GMAW)进行的。GTAW及GMAW易于采用机器臂控制，且可以实现平、立、仰多工位操作。只不过其用的细丝(Ф1.2mm以内)制作成本较高，且工作时由于是明弧，且释放保护气体，导致工作环境恶劣。

埋弧焊(SAW)效率高于GTAW及GMAW，但一般情况下只用于水平位置操作，所以目前在要求全位置AM制造方面往往不予考虑。但SAW有其优点，其优点在于：使用的熔丝较粗，一般在Ф4mm以上，制丝难度较低，且为暗弧，熔敷效率高。不释放保护气体，使工作条件改善，因此采用埋弧AM制造小批量杆件的方法值得研究。由于熔敷金属为铸态结构，增制金属的性能取决于其成分。要想得到与轧制件或锻件相同的性能，需要对通过熔丝及焊剂的匹配得到相应成分与性能的AM金属进行研究，以满足使用要求。所以开展了本技术的研究，并取得了较好的效果。

经检索，现有文献主要涉及耐热钢的焊接，如一种低合金耐热钢埋弧焊丝（申请号 CN200810046589.3）的文献，并未将熔敷金属作为工件的基体金属使用，同时熔敷金属性能还不理想。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供一种采用埋弧熔敷法制备耐热金属，其耐热金属使用温度为-20~550℃，且焊态常温抗拉强度在630~780MPa，-20℃KV₂冲击韧性焊态在45~110J；经热处理后抗拉强度在565~680MPa，-20℃KV₂冲击韧性在53~126J，360℃高温强度达到550MPa以上。

实现上述目的的措施：

一种熔堆的耐热金属，其组分及重量百分比含量为：C0.05~0.10，Mn0.45~0.75，P≤0.020，S≤0.012，Si0.25~0.45, Cr1.25~1.45, Mo0.55~0.70, Al≤0.030, N≤0.015，Ti0.005~0.020，其余为铁及不可避免的杂质；金相组织为不低于70%的针状铁素体，余为共析铁素体；力学性能为：焊态常温抗拉强度在630~780MPa，-20℃KV₂冲击韧性焊态在45~110J；经热处理后抗拉强度在565~680MPa，-20℃KV₂冲击韧性在53~126J，360℃高温强度达到550MPa以上。

一种熔堆的耐热金属的埋弧熔敷制备方法，其步骤：

1）将埋弧焊丝与经烘烤过的碱性焊剂配合使用，在厚度不低于25mm的两钢板端之间进行埋弧焊接，其焊接电流为550~650A，电压为27~30V，焊接速度为38~45cm/min，层间温度控制为130~170℃；且每熔堆一层则全层用木锤敲击其表面，如此往复，直至熔堆至设定需要规格；

2）将熔堆的金属两侧的钢板予以切除，并在温度为700~720℃下进行热处理，处理时间为60~120min。

其在于：所述的埋弧焊丝的组分及重量百分比含量为：C0.08~0.16%，Mn0.40~0.80%，Si0.10~0.30 %，Mo0.55~0.70%，Cr1.30~1.50%，P≤0.015%，S≤0.012%，Ti0.04~0.12%，Al≤0.030%，N≤0.010%，其余为铁及不可避免的杂质。

其在于：焊剂的烘烤温度为350~400℃，烘烤时间为90~120min小时。

由于埋弧焊(SAW)较适用于水平位置操作，杆件长度方向的尺寸远大于横向尺寸，熔敷时容易产生变形。因此，在用埋弧AM操作时，需将工件置水平位置，且对工件采取防变形措施。