[发明专利]电弧增材用双相不锈钢丝材和双相不锈钢构件

说明书

本发明属于电弧增材技术领域，公开了一种电弧增材用双相不锈钢丝材，由金属粉芯和钢带构成，金属粉芯包括质量分数为55％‑90％的铬粉和质量分数0％‑5.5％的镍粉，其他组分为余量粉末；还公开了一种双相不锈钢构件，由上述双相不锈钢丝材通过电弧增材工艺得到。本发明提供的电弧增材用双相不锈钢丝材能够直接电弧增材出奥氏体含量在50％左右的，符合标准规定的双相不锈钢构件；不仅使得双相不锈钢构件的耐腐蚀性能大幅提高，而且使得双相不锈钢构件的成本明显降低；同时可以生产制造形状复杂，高强度，高耐蚀的双相不锈钢构件。

技术领域

本发明属于电弧增材技术领域，具体的说，是涉及一种双相不锈钢电弧增材用金属粉芯丝材，以及该金属粉芯丝材电弧增材得到的双相不锈钢构件。

背景技术

双相不锈钢是一种由奥氏体和铁素体组成的复相金属结构材料，兼具了奥氏体优良的韧性和铁素体较高的强度。相比于传统的奥氏体不锈钢，双相不锈钢在室温下有着更好的力学和耐腐蚀性能，并且有助于实现构件的轻量化，因此在核电，船舶，化工，桥梁，建筑等领域有着重要的应用。然而，双相不锈钢较高的强度及加工硬化率使其成为了一种较难成形的材料。目前，形状比较简单的双相不锈钢构件，例如化工船舶的货壁仓、管系等，常用轧制或者锻造工艺加工制造。而复杂形状的双相不锈钢构件，例如船舶螺旋桨和阀体，核电用海水循环泵叶轮等，则常用铸造的手段进行生产。但双相不锈钢铸造较高的裂纹及气孔敏感性导致了复杂形状的双相不锈钢构件铸造生产周期长，成本高，限制了双相不锈钢复杂构件的广泛应用。

电弧增材技术采用焊接电弧作为热源将金属丝材熔化，按设定成形路径在基板上堆积每一层片，层层堆敷直至成形金属件。相比于铸造工艺，电弧增材制造工艺可以制造形状更为复杂的构件，使得构件设计更加自由。目前，针对双相不锈钢电弧增材尚无专用的丝材。现在的双相不锈钢电弧增材仅限于使用典型的双相不锈钢焊丝(例如ER2209，ER2594等)作为电弧增材的原材料。根据Gerhard和Fatemeh等人的研究发现，利用典型双相不锈钢焊丝作为原材料电弧增材的双相不锈钢构件中奥氏体含量通常高达70％以上，远高于理想的50％的奥氏体含量，这不利于其力学和耐腐蚀性能。这说明典型的双相不锈钢焊丝的成分设计不适用于双相不锈钢电弧增材，需要为双相不锈钢电弧增材单独设计丝材以保证构件中奥氏体含量在合理范围。

发明内容

本发明要解决的是目前典型双相不锈钢焊丝作为原材料的电弧增材件中奥氏体含量过高的技术问题，提供了一种电弧增材用双相不锈钢丝材，以及该双相不锈钢丝材通过电弧增材工艺得到的双相不锈钢构件，所得双相不锈钢构件的奥氏体含量在50％左右。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：

根据本发明的一个方面，提供了一种电弧增材用双相不锈钢丝材，由金属粉芯和钢带构成，所述金属粉芯包括质量分数为55％-90％的铬粉和质量分数0％-5.5％的镍粉，其他组分为余量粉末。

进一步地，所述金属粉芯占丝材的总质量为20.00％-25.00％。

进一步地，所述铬粉的质量分数60％-88％。

进一步地，所述余量粉末为铁粉、钼粉、硅锰合金粉、氮化铬粉末中的至少一种。

更进一步地，所述钼粉的质量分数22.33％，硅锰合金粉的质量分数6.21％，氮化铬粉的质量分数6.58％。

作为一种可选的实施方案，上述电弧增材用双相不锈钢丝材的制备方法为：

(1)将金属铬粉，金属镍粉，及余量粉末均匀混合，形成混合金属粉末；

(2)将钢带清洗后轧制成具有U形槽的结构，向U形槽中加入步骤(1)得到的混合金属粉末；控制填充率为20％-25％；

(3)将填充混合金属粉末的钢带合口后粗拉到一定直径，再细拉使丝材直径达到0.5-2mm；