[发明专利]一种镍铁基合金焊丝及其制作方法、使用方法

说明书

本申请涉及一种镍铁基合金焊丝及其制作方法、使用方法，所述镍铁基合金焊丝由以下质量份的组分组成：C：0.40~0.50%，Si：2.10~2.50%，P：≤0.010%，S≤0.005%，Fe：29.0~32.0%，Ce：0.02~0.05%，Y：0.01~0.04%，Ni为余量。所述镍铁基合金焊丝的制作方法包括以下步骤：熔炼→锻造→轧制→φ8 mm盘条→固溶处理→酸洗→碱洗→水洗→上灰→烘干→粗拉至φ5mm→多道次拉拔及退火→拉至φ1.4 mm→钢玉模轻拉至φ1.2 mm→绕盘→包装成焊丝。本申请还包括所述镍铁基合金焊丝的使用方法。本申请设计合理，提高焊缝的抗裂性能、减小焊接变形量，生产效率高，适应性好。

技术领域

本申请涉及一种用于碳钢与铸铁焊接的镍铁基合金焊丝及其制作方法、使用方法，主要适用于低碳钢与灰铸铁激光焊接用。

背景技术

低碳钢与铸铁异种金属材料的焊接通常应用在各类产品结构中。灰铸铁的组织是由铁液缓慢冷却时通过石墨化过程形成的，主要由片状石墨和珠光体基体组织组成。片状石墨在铸铁中相当于小裂纹，割裂了基体，降低了钢的有效成灾面积，使灰口铸铁强度降低，塑性几乎为零。铸铁的化学成分较为特殊，碳、硅、硫、磷含量高，其中硫、磷为杂质元素，而低碳钢由于含碳量低，杂质元素硫、磷含量低，自身的焊接性能好。但在碳钢与铸铁熔合区域，铸铁中的碳、硫、磷等不利于焊接的元素都会向碳钢侧稀释。焊缝中碳的含量分数可高达1.0~2.0%，含硫量也较高，促使形成FeS与Fe的低熔点共晶物，含碳量高的焊缝会增加热裂纹敏感性，导致焊缝开裂。

为避免碳钢与铸铁间焊缝出现裂纹，目前常用铸铁专用焊条在预热条件下进行焊接，且在焊接碳钢与铸铁搭接接头时，必须要在碳钢侧开槽，自动化程度不高，生产效率低。激光焊接是一种高能力密度的焊接方法，具有能量集中，热影响区小，焊接变形小，自动化程度高等特点，且激光焊穿透能力强，在焊接碳钢与铸铁搭接接头时，可直接熔穿碳钢，再将底部的部分铸铁熔化，形成永久连接焊缝。对于低碳钢与铸铁的异种金属焊接方法，通常采用摆动和偏移自熔焊接工艺对待焊件进行焊接，激光入射点偏向低碳钢侧的偏移量约35~45%进行摆动焊接，以提高焊缝抗裂性能。

采用激光空熔及光斑摆动的方式无法从根本上杜绝焊缝开裂的风险，实际产品组装过程中焊缝间隙存在0~0.30mm的波动，焊接设备及产品反射率等因素也易造成实际焊接功率波动问题，因此稍不注意就可能造成熔合率波动，导致焊缝中产生裂纹或者熔合不良缺陷，无法进行工程推广。采用镍基合金实心焊丝进行焊接时，由于粉末需要依靠气体压力将其吹至工件表面，因此只适合在平焊位置进行焊接。但是在工程实际应用时，有可能要求在横焊位置甚至仰焊位置进行焊接。而且焊粉在焊接过程中容易飞出熔池，造成焊粉利用率只有60%左右，存在资源浪费的问题。

发明内容

本申请解决的技术问题是克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种适用面广，使用方便，成本低的镍铁基合金焊丝及其制作方法、使用方法，提高焊缝的抗裂性能、减小焊接变形量，满足横焊及仰焊位置的工程应用要求。

本申请解决上述技术问题所采用的技术方案包括：一种镍铁基合金焊丝，其特征是由以下质量份的组分组成：C：0.40~0.50%，Si：2.10~2.50%， P：≤0.010%，S≤0.005%，Fe：29.0~32.0%，Ce：0.02~0.05%，Y：0.01~0.04%，Ni为余量。

作为优选，所述镍铁基合金焊丝中Y含量控制在0.02-0.04%范围内，Ce含量控制在0.03-0.05%范围内，镍铁基合金焊丝直径为φ1.2 mm。

本申请使用镍铁基焊接材料时，焊缝拥有塑性良好的奥氏体基体，对冷裂纹不敏感。另外，镍与铁无限互溶，碳与镍不形成化合物而以石墨形式存在，由于铸铁中C含量很高，Ni含量提高后可避免生成过多的硬脆性碳化物，降低焊缝中的硬度，减少开裂倾向。因此，本申请采用镍元素作为基体且C含量控制在0.40-0.50%范围内。