成材率較高的鎳基合金焊絲的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種焊絲的制備方法，屬于合金技術領域。
【背景技術】
[0002]Cr28Ni48W5鎳基合金，有很高耐高溫性能，可以制成焊絲用于修復耐高溫金屬材料。但是Cr28Ni48W5合金中鉻元素含量較高并含有鎢元素，鋁、鈦等元素含量較低，因此Cr28Ni48W5合金加工塑性較差，是一種難變形的高溫焊絲材料，一般用于制造較粗的焊絲，焊絲較細時成材率極低。
[0003]中國專利文獻CN101249591公開了一種鎳基焊絲及其制備工藝，該焊絲鎳含量極尚，且不含媽兀素，其通過真空冶煉一電漁重恪一鍛造一熱乳一拉絲一退火工藝制成。
[0004]中國專利文獻CN102912151公開了一種高性能耐蝕合金的超純電渣重熔方法，有以下步驟:將自熔電極棒的配料成分按重量份為=Ni: 25?34份、Cr: 25?29份、Mo: 2.5?4.5份、Fe:30?45份，經真空感應熔煉，制得自熔電極棒；自熔電極棒在渣料配比按重量份為:CaF2:55?80份、CaO: 5?25份、Al2O3: 5?15份、MgO: 5?10份的熔融電渣重熔渣料中緩慢熔化，提純，在結晶器重新結晶，得到電渣錠；電渣錠在1130±5°C的溫度下，鍛造成棒材，固溶處理，得到高性能耐蝕合金。采用本發明方法可以減少合金中的硫、磷等有害元素的含量，改善合金的雜質分布情況，利于細化組織，改善其熱加工性能和成材率。該焊絲鎳含量較低，鐵含量較高，且不含有鎢元素。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種對合金成分、制造工藝進行優化，可以將牌號為Cr28Ni48W5的鎳基合金制成較細焊絲且成材率較高的鎳基合金焊絲制備方法。
[0006]為了解決上述技術問題，實現本發明目的的技術方案是一種鎳基合金焊絲的制備方法，具體步驟如下:
A.合金熔煉，根據合金的組分及質量百分比為C: 0.4%?0.45%，Mn:1.0%?1.5%, Si:
0.15%?1.2%，P < 0.025%，S <0.02%,Cr:28%?30%，Ni:49%?51%，Co <0.1%，Μο <0.1%，Ti <0.1%，Al < 0.1%，W: 4.0%?5.0%，其余為鐵，進行配料，將原料投入真空感應爐中進行熔煉，澆注成電極棒；
B.電渣重熔，采用現有技術的電渣重熔設備，將電極棒的表面進行打磨處理后作為自耗電極插入熔渣內，熔渣采用CaF2、Al203、Ca0渣系，渣系中CaF2的質量百分比含量為75%?85%，Al2O3的質量百分比含量為12%?18%，CaO的質量百分比含量為4%?6%，電流2100A?2300A，鋼錠封頂補縮電流OA?1500A，封頂時間3min?5min，停電冷卻5min?1min脫錠，在空氣中冷卻至常溫，得到合金錠；
C.熱鍛開坯，將合金錠放入初始溫度<600°C的加熱爐內進行加熱，升溫至1210°C?1250°C，保溫50min?SOmin后進行鍛造，鍛造成合金坯，在空氣中冷卻至常溫；
D.熱乳退火，將合金坯表面修磨后，加熱至1080°C?1120°C進行熱乳，熱乳成盤元絲材，在空氣中冷卻至常溫；
E.酸洗、修磨，將盤元絲材用硫酸進行酸洗，然后修整打磨；
F.冷拉，采用現有的冷拉工藝，將盤元絲材逐步拉細，直至絲材直徑<3mm；
G.氫退，將冷拉處理后的盤元絲材升溫至1035°C?1065°C進行氫退處理，氫退處理后矯直。
[0007]上述渣系中CaF2的質量百分比含量為80%，Al2O3的質量百分比含量為15%，CaO的質量百分比含量為5%。
[0008]上述Si在合金中的質量百分比含量為0.15%?0.8%。
[0009]上述Mn在合金中的質量百分比含量為1.0%?1.2%。
[0010]上述電極棒的直徑為80mm。
[00111 上述步驟C中的保溫時間為60min。
[0012]上述步驟B中停電冷卻5min脫錠。
[0013]上述步驟D中，將合金還熱乳成直徑為8mm的盤元絲材;所述步驟F中的冷拉工藝是按照絲材直徑:8mm—7mm—6mm—5mm一4.2mm一3.5mm一2.8mm—2.4mm，依次進行拉絲且分別在絲材直徑為7mm和絲材直徑為2.8mm時用硫酸進行酸洗。
[0014]為了解決上述技術問題，實現本發明還提供一種由上述的鎳基合金焊絲的制備方法制得的鎳基合金焊絲。
[0015]本發明具有積極的效果:
(I)焊絲中的Si元素有利于在焊縫的表面形成氧化膜，提高焊縫在高溫時的抗氧化性，同時Si還是良好的脫氧劑，并可以增加熔渣和熔化金屬的流動性。但是一般Cr28Ni48W5合金中Si含量為1%至2%，Si的含量過高容易產生形成夾渣，對沖擊韌性也有影響。本發明的鎳基合金焊絲對合金成分中的Si元素進行了嚴格的控制，有利于提高材質的塑性，以便于將合金加工成更細的焊絲。
[0016](2)焊絲中的Mn元素是良好的脫硫劑，同時也是固溶強化元素，可以提高焊縫的強度和硬度，但是一般Cr28Ni48W5合金中Mn含量為1.5%左右。本發明的鎳基合金焊絲對合金成分中的Mn元素進行了嚴格的控制，有利于提高材質的塑性，以便于將合金加工成更細的焊絲。
[0017](3)本發明的鎳基合金焊絲對合金成分進行了優化，N1、Cr、W這三個主要元素的配比保證了焊絲的焊接性能。控制Co、Mo、T1、Al等元素的含量，也有利于提高材質的塑性便于將合金加工成較細的焊絲。
[0018](4)本發明的鎳基合金焊絲嚴格控制了 Mn和Si的含量，然而Mn和Si聯合脫氧是最有效的脫氧方式，為了保證在Mn和Si的含量減少的同時，不影響焊絲的其他性能，本發明在制備過程中，采用真空冶煉的工藝，有利于降低減低氣體含量與有害元素含量，同時令可能存在的Al、Ti等元素不易氧化。本發明在制備過程中還采用了電渣重熔工藝，有利于凈化金屬，顯著地去除非金屬夾雜物，電渣重熔后合金純凈、組織致密、成分均勻、表面光潔，可以使得合金錠的質量和性能得到改進，使合金的低溫、室溫和高溫下的塑性和沖擊韌性增強，將合金錠加工成較細焊絲可以有效地提高成材率。本發明的電渣重熔的渣系根據合金的成分進行選擇，優選CaF2 = Al2O3:CaO = 80:15:5，從而使得熔點、電導率、粘度均與合金成分相匹配，可以最大程度的凈化合金。
[0019](5)本發明的鎳基合金焊絲在制備過程中還采用了氫退的工藝，可以降低焊絲的硬度，提高塑性，消除內應力，細化組織和消除組織不均與性，使得晶粒組織更均勻，表面細膩、光亮，焊絲柔軟、無磁、抗疲勞性好、延伸力大。
[0020](6)本發明的鎳基合金焊絲采用牌號為Cr28Ni48W5的鎳基合金，通過合金成分和制造工藝的優化，可以制成直徑3mm以下的焊絲，成材率在96%以上。
【具體實施方式】
[0021 ] 實施例1
本實施例的鎳基合金焊絲，合金的組分及質量百分比為C:0.41%,Mn: 1.02%、Si:0.57%、P:0.02%、S:0.02%、Cr:28.32%、Ni:49.58%^ Co:0.08%^Mo:0.09%、Ti:0.08%、A1:0.07%^ff:4.81%、其余是鐵。
[0022]本實施例的鎳基合金焊絲的制備方法具體步驟如下:
A.合金熔煉，根據合金的組分及質量百分比進行配料，將表面除銹和油污后的原料投入真空感應爐中，裝料完畢后，開始抽真空，直至壓強達到0.67Pa時，開始送電加熱爐料，溫度控制在1600°C左右，真空度控制在0.1?IPa，爐料熔清后，立即加入適量的塊狀石墨或其他高碳材料進行碳氧反應，充分脫氧、去氣、揮發夾雜物后，加入中間合金碎塊，加入后用大功率攪拌2min，加速合金的恪化