一种不锈钢焊接用焊丝

摘要

本发明涉及一种不锈钢焊接用焊丝。具体地说，本发明涉及一种不锈钢焊接用奥氏体不锈钢焊丝，其特征在于，该焊丝化学成分重量百分比为：C为0.015‑0.10％，Si为0.30‑1.1％，Mn为1.2‑2.3％，P≤0.03％，S≤0.015％，Ni为9.5‑13.5％，Cr为18.2‑27.0％，N为0.04‑0.08％，V为0.05‑0.25％，W为0.1‑0.3％，其余为Fe。该焊丝为实心焊丝，其Φ＝1.0～2.0mm。本发明不锈钢焊接用的奥氏体不锈钢焊丝具有如下一种或多种性质：优良的焊接工艺性能，焊道表面成型好，光滑无起皱，耐腐蚀性能好、强度及韧性性能合格且稳定，适用于不锈钢焊接。

权利要求

1.一种不锈钢焊接用奥氏体不锈钢焊丝，其特征在于，该焊丝化学成分重量百分比为：C为0.015‑0.10%，Si为0.30‑1.1%，Mn为1.2‑2.3%，P≤0.03%，S≤0.015%，Ni为9.5‑13.5%，Cr为18.2‑27.0%，N为0.04‑0.08%，V为0.05‑0.25%，W为0.1‑0.3%，其余为Fe；该不锈钢焊接用奥氏体不锈钢焊丝是如下方法制备得到的：采用脱硫铁水，控制入炉铁水硫含量，采用转炉炼钢，投入除含锰原材料以外的其余原材料，

采用顶底复合吹炼工艺冶炼至碳、硫、磷控制在规定的水平后再添加含锰原材料继续冶炼直至确认碳、硫、磷在规定水平，接着经脱氧合金化后，采用LF炉的炉外精炼工艺，冶炼出成分符合要求的钢水，钢水经品种铸机全保护浇铸成连铸坯，连铸坯经高速无扭轧机轧制成Φ=4 7mm的盘条；然后将盘条拔~

丝制成Φ=0.5 2.5mm的成品焊丝。

~

2.根据权利要求1所述的不锈钢焊接用奥氏体不锈钢焊丝，其特征在于，其为实心焊丝。

3.根据权利要求1所述的不锈钢焊接用奥氏体不锈钢焊丝，其特征在于，其Φ=1.0~

2.0mm。

4.根据权利要求1所述的不锈钢焊接用奥氏体不锈钢焊丝，其特征在于，其Φ=1.0~

1.5mm。

5.根据权利要求1所述的不锈钢焊接用奥氏体不锈钢焊丝，其特征在于，其Φ=1.2mm。

6.根据权利要求1所述的不锈钢焊接用奥氏体不锈钢焊丝，其特征在于，其施焊所得熔敷金属化学成分组成为：C为0.015‑0.10%，Si为0.30‑1.1%，Mn为1.2‑2.3%，P≤0.03%，S≤

0.015%，Ni为9.5‑13.5%，Cr为18.2‑27.0%，N为0.04‑0.08%，V为0.05‑0.25%，W为0.1‑0.3%，其余为Fe。

7.根据权利要求1所述的不锈钢焊接用奥氏体不锈钢焊丝，其特征在于，该焊丝化学成分重量百分比为：C为0.032%，Si为0.36%，Mn为1.41%，P为0.022%，S为0.011%，Ni为10.5%，Cr为19.2%，N为0.042%，V为0.15%，W为0.11%，其余为Fe。

8.根据权利要求1所述的不锈钢焊接用奥氏体不锈钢焊丝，其特征在于，该焊丝化学成分重量百分比为：C为0.054%，Si为0.62%，Mn为1.75%，P为0.020%，S为0.012%，Ni为12.6%，Cr为23.5%，N为0.075%，V为0.07%，W为0.21%，其余为Fe。

9.根据权利要求1所述的不锈钢焊接用奥氏体不锈钢焊丝，其特征在于，该焊丝化学成分重量百分比为：C为0.06%，Si为0.46%，Mn为1.66%，P为0.024%，S为0.008%，Ni为9.70%，Cr为18.70%，N为0.044%，V为0.24%，W为0.23%，其余为Fe。

10.根据权利要求1所述的不锈钢焊接用奥氏体不锈钢焊丝，其特征在于，该焊丝化学成分重量百分比为：C为0.098%，Si为0.31%，Mn为2.27%，P为0.018%，S为0.006%，Ni为9.58%，Cr为26.52%，N为0.042%，V为0.25%，W为0.11%，其余为Fe。

11.根据权利要求1所述的不锈钢焊接用奥氏体不锈钢焊丝，其特征在于，该焊丝化学成分重量百分比为：C为0.017%，Si为1.08%，Mn为1.24%，P为0.020%，S为0.009%，Ni为

13.42%，Cr为18.27%，N为0.076%，V为0.054%，W为0.29%，其余为Fe。

12.根据权利要求1所述的不锈钢焊接用奥氏体不锈钢焊丝，其特征在于，该焊丝化学成分重量百分比为：C为0.068%，Si为0.73%，Mn为1.82%，P为0.019%，S为0.007%，Ni为

11.03%，Cr为22.73%，N为0.063%，V为0.142%，W为0.22%，其余为Fe。

说明书

一种不锈钢焊接用焊丝

技术领域

[0001] 本发明涉及一种不锈钢焊接用焊接材料，特别涉及一种不锈钢焊接用奥氏体不锈钢焊丝，具体地说，本发明涉及的不锈钢焊接用奥氏体不锈钢焊丝是一种实心焊丝。

背景技术

[0002] 不锈钢是一类以例如Fe‑Cr、Fe‑Cr‑C和Fe‑Cr‑Ni为合金系的高合金钢。不锈钢不仅具有明显的耐腐蚀性，同时还具有优良的强度和塑韧性。在石油化工、纤维工业、食品工
业、电站、制药等工业中，作为耐酸、耐碱、耐高温及耐低温材料，得到了广泛的应用。

[0003] 目前用于不锈钢焊接用的奥氏体不锈钢焊丝在焊接后接头处焊缝金属易出现耐腐蚀性差、强度及韧性不合格等问题，这使得此类焊丝在工业应用中的潜在危害较大，在要
求焊接质量较高的场合普遍不能满足要求。

[0004] CN107662064A(中国专利申请号201711137641.1)公开了一种900MPa级焊接用气体保护实心焊丝,按质量百分比包括C：0.05‑0.11％；Si：0.50‑0.80％；Mn：1.40‑1.80％；P
＜0.015％；S＜0.010％；Mo：0.30‑0.60％；Ti：0.05‑0.12％；Ni：2.0‑3.0％；余量为Fe。据信
该发明的气体保护实心焊丝，焊缝金属强韧性匹配良好，具有高强、高韧性的突出特点。

[0005] CN108127291A(中国专利申请号201711426146.2)公开了一种650℃超超临界火电机组用耐热钢实心焊丝，化学成分组成为：C0.06‑0.13，Mn0.55‑0.95，Si≤0.50，P≤0.010，
S≤0.008，Cr7.8‑9.7，Co2.5‑3.5，W2.5‑3.5，Nb0.02‑0.12，V0.12‑0.32，Cu0.50‑1.10，
B0.001‑0.024，N0.005‑0.025，余量为Fe和杂质。据信该发明焊接工艺性能良好，在780℃×
3h的热处理条件下熔敷金属抗拉强度Rm≥680MPa，常温KV2≥50J，特别适合用于超超临界
锅炉机组用钢，尤其是马氏体耐热钢G115的焊接。

[0006] CN109807493A(中国专利申请号201811392414.8)公开了一种超高强度工程机械钢板用气体保护实心焊丝，包括按质量百分含量计的如下组分：C：0.08～0.12％，Si：0.70
～0.90％，Mn：1.65～1.85％，Cr：0.45～0.65％，Ni：2.3～2.5％，Mo：0.40～0.70％，Ti：
0.08～0.15％，Zr：0.04～0.08％，Nb：0.05～0.10％，B：0.004～0.006％，S：0.005～
0.015％，P≤0.010％，余量为铁和不可避免的杂质。该发明还提供上述气体保护实心焊丝
的应用，其用于抗拉强度960MPa级别的超高强度工程机械钢板的焊接。据信采用该发明提
供的实心焊丝焊接形成的焊缝具有低温冲击韧性好，屈强比低，强度高，成型美观等优点；
且焊接飞溅小，焊接工艺性能优良；采用富氩(80％Ar+20％CO2)气体保护焊接，其熔敷金属
的屈强比≤0.9，适用于抗拉强度960MPa级别的Q890等超高强度工程机械钢板的焊接。

[0007] 本申请人的授权专利CN101352786B(中国专利号200810223089.2)公开了一种不锈钢用埋弧焊焊丝，其化学成分的质量百分数如下：C≤0.15，Si≤0.60，Mn为1.0‑2.5，P≤
0.03，S≤0.015，Ni为8.0‑10.0，Cr为25.0‑28.0，0.55≤Mo≤0.75，0.5≤Cu≤0.75，其余为
Fe。该与现有技术相比，降低了镍含量，节约了成本，提高了铬含量，具有较好抗裂性能，提
高了焊材的适用性。该发明耐氧化、耐硫化、耐腐蚀性能强，具有良好的抗裂性，焊接效率
高，焊接性能好，可提高焊缝接头的高温持久性能，从而延长了焊件的使用寿命。然而本发
明人已经发现，这些现有文献的思路及其方案在用于本发明含有规定量的钒和钨的焊丝时
无法有效地控制焊丝中氮的含量。

[0008] 为解决以上问题，开发焊道表面成型美观且耐腐蚀性能好、强度及韧性性能合格且稳定的奥氏体不锈钢焊丝势在必行。

发明内容

[0009] 本发明的目的在于提供一种不锈钢焊接用的奥氏体不锈钢焊丝。该焊丝具有如下一种或多种性质：优良的焊接工艺性能，焊道表面成型好，光滑无起皱，耐腐蚀性能好、强度
及韧性性能合格且稳定，适用于不锈钢焊接。已经出人意料地发现，具有本发明所述组成的
焊丝在施焊后呈现上述一个或者多个方面的优良性能，本发明基于此类发现而得以完成。

[0010] 本发明通过如下技术方案来实现的：

[0011] 在本发明的第一方面，提供了一种不锈钢焊接用奥氏体不锈钢焊丝，该焊丝化学成分重量百分比为：C为0.015‑0.10％，Si为0.30‑1.1％，Mn为1.2‑2.3％，P≤0.03％，S≤
0.015％，Ni为9.5‑13.5％，Cr为18.2‑27.0％，N为0.04‑0.08％，V为0.05‑0.25％，W为0.1‑
0.3％，其余为Fe。

[0012] 本发明人已经发现，适量的碳使焊缝金属具有较好的耐热性。碳含量大于0.10％，则耐热裂性降低，耐腐蚀性降低。碳含量过低时，影响焊缝金属的强度，还发现碳含量控制
在0.015‑0.10％是优选的。

[0013] 本发明人已经发现，作为铁素体形成元素，硅含量增加，铁素体含量会提高，过高的铁素体不利于冲击韧性。一定量的硅有利于改进熔融钢的流动性，还发现硅含量控制在
0.30‑1.1％是优选的。

[0014] 本发明人已经发现，作为奥氏体形成元素，锰能够影响焊缝金属的强度和韧性。锰可以限制硫的有害作用，防止在奥氏体焊缝产生热裂纹。若焊缝金属中锰含量低于1.2％，
则焊缝金属强度不够，且降低韧性。若焊缝金属中锰含量高于2.3％，则焊缝金属强度和淬
硬性变得过度，导致韧性降低，还发现锰含量控制在1.2‑2.3％是优选的。

[0015] 本发明人已经发现，镍具有使脆性转变温度降低的作用，进而改善焊缝金属的韧性，而且镍还具有改善焊缝金属耐热性能的作用。若焊缝金属中镍过量，容易在焊缝金属中
引起热裂。本发明人已经发现，镍含量控制在9.5‑13.5％是优选的。

[0016] 本发明人已经发现，作为是强铁素体形成元素，加入铬可以很好的保证焊缝金属的力学性能和耐腐蚀性能，还发现铬含量控制在18.2‑27.0％是优选的。

[0017] 本发明人已经发现，硫和磷均在焊缝金属中容易引起热裂纹，对耐蚀性和韧性不利，其含量控制为：S≤0.015％，P≤0.03％是可接受的。

[0018] 本发明人已经发现，氮在奥氏体焊缝金属中增加了奥氏体的稳定性，抑制碳化物的析出，对焊缝金属敏化态晶间腐蚀和韧性产生有利的影响，控制氮含量在适当范围对于
提高焊丝质量是有益的，本发明人还发现氮含量控制为：0.04‑0.08％是优选的。

[0019] 本发明人已经发现，V能够强化焊缝金属，控制其含量在0.05‑0.25％是优选的。

[0020] 本发明人已经发现，W能够有效改善焊缝金属的耐腐蚀性能，还发现控制其含量在0.1‑0.3％是优选的。

[0021] 根据本发明第一方面的不锈钢焊接用奥氏体不锈钢焊丝，该焊丝化学成分重量百分比为：

[0022] (1)C为0.032％，Si为0.36％，Mn为1.41％，P为0.022％，S为0.011％，Ni为10.5％，Cr为19.2％，N为0.042％，V为0.15％，W为0.11％，其余为Fe；或者为，

[0023] (2)C为0.054％，Si为0.62％，Mn为1.75％，P为0.020％，S为0.012％，Ni为12.6％，Cr为23.5％，N为0.075％，V为0.07％，W为0.21％，其余为Fe；或者为，

[0024] (3)C为0.06％，Si为0.46％，Mn为1.66％，P为0.024％，S为0.008％，Ni为9.70％，Cr为18.70％，N为0.044％，V为0.24％，W为0.23％，其余为Fe；或者为，

[0025] (4)C为0.098％，Si为0.31％，Mn为2.27％，P为0.018％，S为0.006％，Ni为9.58％，Cr为26.52％，N为0.042％，V为0.25％，W为0.11％，其余为Fe；或者为，

[0026] (5)C为0.017％，Si为1.08％，Mn为1.24％，P为0.020％，S为0.009％，Ni为13.42％，Cr为18.27％，N为0.076％，V为0.054％，W为0.29％，其余为Fe；或者为，

[0027] (6)C为0.068％，Si为0.73％，Mn为1.82％，P为0.019％，S为0.007％，Ni为11.03％，Cr为22.73％，N为0.063％，V为0.142％，W为0.22％，其余为Fe。

[0028] 根据本发明第一方面的不锈钢焊接用奥氏体不锈钢焊丝，其为实心焊丝。

[0029] 根据本发明第一方面的不锈钢焊接用奥氏体不锈钢焊丝，其是照如下方法制备得到的：采用脱硫铁水，控制入炉铁水硫含量，采用转炉炼钢，投入硫、磷含量低且可得到所述
化学成分比例的原材料，采用顶底复合吹炼工艺冶炼至碳、硫、磷控制在规定的水平，经脱
氧合金化后，采用LF炉的炉外精炼工艺，冶炼出成分符合要求的钢水，钢水经品种铸机全保
护浇铸成连铸坯，连铸坯经高速无扭轧机轧制成Φ＝4～7mm的盘条；然后将盘条拔丝制成
Φ＝0.5～2.5mm的成品焊丝。在本发明的一个实施方案中，所述的含锰原材料是在采用顶
底复合吹炼工艺冶炼至碳、硫、磷控制在规定的水平之后添加的，即，所述制备方法为：采用
脱硫铁水，控制入炉铁水硫含量，采用转炉炼钢，投入硫、磷含量低且可得到所述化学成分
比例的除含锰原材料以外的其余原材料，采用顶底复合吹炼工艺冶炼至碳、硫、磷控制在规
定的水平后再添加含锰原材料继续冶炼直至确认碳、硫、磷在规定水平，接着经脱氧合金化
后，采用LF炉的炉外精炼工艺，冶炼出成分符合要求的钢水，钢水经品种铸机全保护浇铸成
连铸坯，连铸坯经高速无扭轧机轧制成Φ＝4～7mm的盘条；然后将盘条拔丝制成Φ＝0.5～
2.5mm的成品焊丝。已经出人意料地发现，锰原材料的在后添加可以使冶炼所得钢水中的氮
含量大于0.035％，而如若锰原材料与其余物料一起添加则会造在氮含量小于0.035％；当
然氮含量不能过高，本发明投料控制其低于0.08％是优选的。因此通过本发明制备方法可
以有利地控制氮含有量在期望的范围内。

[0030] 根据本发明第一方面的不锈钢焊接用奥氏体不锈钢焊丝，其中所述盘条Φ＝5～6mm。

[0031] 根据本发明第一方面的不锈钢焊接用奥氏体不锈钢焊丝，其中所述盘条Φ＝5.5mm。盘条的Φ可以在本发明所述范围内而对终产品的品质无实质影响；因此在本发明具
体实例中，如未特别说明，制造的盘条Φ＝5.5mm。

[0032] 根据本发明第一方面的不锈钢焊接用奥氏体不锈钢焊丝，其中所述成品焊丝Φ＝1.0～2.0mm。

[0033] 根据本发明第一方面的不锈钢焊接用奥氏体不锈钢焊丝，其中所述成品焊丝Φ＝1.0～1.5mm。

[0034] 根据本发明第一方面的不锈钢焊接用奥氏体不锈钢焊丝，其中所述成品焊丝Φ＝1.2mm。成品焊丝的Φ可以在本发明所述范围内而对终产品的品质无实质影响；因此在本发
明具体实例中，如未特别说明，制造的成品焊丝Φ＝1.2mm。

[0035] 根据本发明第一方面的不锈钢焊接用奥氏体不锈钢焊丝，该焊丝施焊所得熔敷金属化学成分组成为：C为0.015‑0.10％，Si为0.30‑1.1％，Mn为1.2‑2.3％，P≤0.03％，S≤
0.015％，Ni为9.5‑13.5％，Cr为18.2‑27.0％，N为0.04‑0.08％，V为0.05‑0.25％，W为0.1‑
0.3％，其余为Fe。

[0036] 进一步的，本发明第二方面提供了制备本发明第一方面任一实施方案所述的不锈钢焊接用奥氏体不锈钢焊丝的方法，包括如下步骤：采用脱硫铁水，控制入炉铁水硫含量，
采用转炉炼钢，投入硫、磷含量低且可得到所述化学成分比例的原材料，采用顶底复合吹炼
工艺冶炼至碳、硫、磷控制在规定的水平，经脱氧合金化后，采用LF炉的炉外精炼工艺，冶炼
出成分符合要求的钢水，钢水经品种铸机全保护浇铸成连铸坯，连铸坯经高速无扭轧机轧
制成Φ＝4～7mm的盘条；然后将盘条拔丝制成Φ＝0.5～2.5mm的成品焊丝。在一个实施方
案中，所述方法包括如下步骤：采用脱硫铁水，控制入炉铁水硫含量，采用转炉炼钢，投入
硫、磷含量低且可得到所述化学成分比例的除含锰原材料以外的其余原材料，采用顶底复
合吹炼工艺冶炼至碳、硫、磷控制在规定的水平后再添加含锰原材料继续冶炼直至确认碳、
硫、磷在规定水平，接着经脱氧合金化后，采用LF炉的炉外精炼工艺，冶炼出成分符合要求
的钢水，钢水经品种铸机全保护浇铸成连铸坯，连铸坯经高速无扭轧机轧制成Φ＝4～7mm
的盘条；然后将盘条拔丝制成Φ＝0.5～2.5mm的成品焊丝。

[0037] 在本发明上述制备方法的步骤中，虽然其描述的具体步骤在某些细节上或者语言描述上与下文具体实施方式部分的制备例中所描述的步骤有所区别，然而，本领域技术人
员根据本发明全文的详细公开完全可以概括出以上所述方法步骤。

[0038] 本发明的任一方面的任一实施方案，可以与其它实施方案进行组合，只要它们不会出现矛盾。此外，在本发明任一方面的任一实施方案中，任一技术特征可以适用于其它实
施方案中的该技术特征，只要它们不会出现矛盾。下面对本发明作进一步的描述。

[0039] 本发明所引述的所有文献，它们的全部内容通过引用并入本文，并且如果这些文献所表达的含义与本发明不一致时，以本发明的表述为准。此外，本发明使用的各种术语和
短语具有本领域技术人员公知的一般含义，即便如此，本发明仍然希望在此对这些术语和
短语作更详尽的说明和解释，提及的术语和短语如有与公知含义不一致的，以本发明所表
述的含义为准。

[0040] 在本发明中，术语“重量份”表示本发明焊丝药皮中各组份相互之间的相对量，该“重量份”可以是绝对重量数(例如mg、g、或kg等)，亦可以是重量百分数(例如，重量％或
wt％)。当然在以重量百分数(例如，重量％或wt％)计时，一个优选的实施方案是各组份之
和为100％。

[0041] 本发明焊丝制备时的各种成分所用物料可以不作限制，只要它们能够制备得到本发明焊丝成分组成和比例即可，这也是本领域所熟知的。另外众所周知的，本发明焊丝化学
成分中除了本文述及的，当然地还可能涉及一种或一些不可避免的杂质，这是本领域技术
人员公知的亦是可接受的，尽管在本发明描述焊丝组成配比时没有提及上述不可避免的杂
质，但是本发明焊丝并不排除它们。

[0042] 如本发明实施例1～6所述的焊丝，它们均呈现优良的性能。本发明在进行的补充试验中，发现当制造工艺稍作调整时难以获得实施例1～6所记载的技术效果，具体如下。补
充试验1：分别参照实施例1～6的焊丝化学组成/配方和制法，不同的仅是制备工艺改为如
下：采用脱硫铁水，控制入炉铁水硫含量，采用转炉炼钢，投入硫、磷含量低且可得到所述化
学成分比例的原材料，采用顶底复合吹炼工艺冶炼至碳、硫、磷控制在规定的水平，经脱氧
合金化后，采用LF炉的炉外精炼工艺，冶炼出成分符合要求的钢水，钢水经品种铸机全保护
浇铸成连铸坯，连铸坯经高速无扭轧机轧制成Φ＝5.5mm的盘条，然后将盘条拔丝制成Φ＝
1.2mm的成品焊丝共6批；经测定化学组成，氮含量均在0.013～0.031％范围内，例如参照实
施例1所得焊丝氮含量为0.022％，均不能达到0.035％以上，更不能达到0.04％以上；将补
充试验1制备的6批焊丝参照实施例1的方法对V型坡口不锈钢以焊接电流120‑160A进行施
焊，结果：焊道表面成型均一般，光滑度均不满意且均偶有起皱，抗拉强度在398～483MPa范
围内(例如参照实施例1所得焊丝结果为465MPa)，断后伸长率在18～23％范围内(例如参照
实施例1所得焊丝结果为19.3％)，硫酸‑硫酸铜腐蚀试验中均见有晶间腐蚀产生的裂纹(2
～5/10，例如参照实施例1所得焊丝结果为3/10)。这些结果表明采用上述改变个别物料添
加时机所得焊丝的性能更差。

[0043] 不锈钢(Stainless Steel)是不锈耐酸钢的简称，耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质或具有不锈性的钢种称为不锈钢；而将耐化学腐蚀介质(酸、碱、盐等化学浸蚀)腐蚀的钢种
称为耐酸钢。由于两者在化学成分上的差异而使他们的耐蚀性不同，普通不锈钢一般不耐
化学介质腐蚀，而耐酸钢则一般均具有不锈性。“不锈钢”一词不仅仅是单纯指一种不锈钢，
而是表示一百多种工业不锈钢，所开发的每种不锈钢都在其特定的应用领域具有良好的性
能。

[0044] 不锈钢常按组织状态分为：马氏体钢、铁素体钢、奥氏体钢、奥氏体‑铁素体(双相)不锈钢及沉淀硬化不锈钢等。另外，可按成分分为：铬不锈钢、铬镍不锈钢和铬锰氮不锈钢
等。还有用于压力容器用的专用不锈钢。

[0045] 铁素体不锈钢含铬15％～30％。其耐蚀性、韧性和可焊性随含铬量的增加而提高，耐氯化物应力腐蚀性能优于其他种类不锈钢，属于这一类的有Crl7、Cr17Mo2Ti、Cr25，
Cr25Mo3Ti、Cr28等。铁素体不锈钢因为含铬量高，耐腐蚀性能与抗氧化性能均比较好，但机
械性能与工艺性能较差，多用于受力不大的耐酸结构及作抗氧化钢使用。这类钢能抵抗大
气、硝酸及盐水溶液的腐蚀，并具有高温抗氧化性能好、热膨胀系数小等特点，用于硝酸及
食品工厂设备，也可制作在高温下工作的零件，如燃气轮机零件等。

[0046] 奥氏体不锈钢含铬大于18％，还含有8％左右的镍及少量钼、钛、氮等一种或多种元素。综合性能好，可耐多种介质腐蚀。奥氏体不锈钢的常用牌号有1Cr18Ni9、0Cr19Ni9等。
0Cr19Ni9钢的Wc<0.08％，钢号中标记为“0”。这类钢中含有大量的Ni和Cr，使钢在室温下呈
奥氏体状态。这类钢具有良好的塑性、韧性、焊接性、耐蚀性能和无磁或弱磁性，在氧化性和
还原性介质中耐蚀性均较好，用来制作耐酸设备，如耐蚀容器及设备衬里、输送管道、耐硝
酸的设备零件等，另外还可用作不锈钢钟表饰品的主体材料。奥氏体不锈钢一般采用固溶
处理，即将钢加热至1050～1150℃，然后水冷或风冷，以获得单相奥氏体组织。

[0047] 奥氏体‑铁素体双相不锈钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的优点，并具有超塑性。奥氏体和铁素体组织各约占一半的不锈钢。在含碳量较低的情况下，铬(Cr)含量在18％～
28％，镍(Ni)含量在3％～10％。有些钢还含有Mo、Cu、Si、Nb、Ti，N等合金元素。该类钢兼有
奥氏体和铁素体不锈钢的特点，与铁素体相比，塑性、韧性更高，无室温脆性，耐晶间腐蚀性
能和焊接性能均显著提高，同时还保持有铁素体不锈钢的475℃脆性以及导热系数高，具有
超塑性等特点。与奥氏体不锈钢相比，强度高且耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀有明显提
高。双相不锈钢具有优良的耐孔蚀性能，也是一种节镍不锈钢。

[0048] 沉淀硬化不锈钢的基体为奥氏体或马氏体组织，沉淀硬化不锈钢的常用牌号有04Cr13Ni8Mo2Al等。其能通过沉淀硬化(又称时效硬化)处理使其硬(强)化的不锈钢。

[0049] 马氏体不锈钢的强度高，但塑性和可焊性较差。马氏体不锈钢的常用牌号有1Cr13、3Cr13等，因含碳较高，故具有较高的强度、硬度和耐磨性，但耐蚀性稍差，用于力学
性能要求较高、耐蚀性能要求一般的一些零件上，如弹簧、汽轮机叶片、水压机阀等。这类钢
是在淬火、回火处理后使用的。锻造、冲压后需退火。

[0050] 承压设备用不锈钢钢板及钢带中，压力容器专用不锈钢，其分类和代号、尺寸、外形及允许偏差、技术要求、试验方法、检验规则、包装、标志及产品质量证明书等有明确要
求。常用牌号有06Cr19Ni10、022Cr17Ni12Mo2数字代号为：S30408、S31603等。主要用于食品
机械、制药机械等卫生级设备。

[0051] 绝大多数不锈钢制品要求耐腐蚀性能好，像一、二类餐具、厨具、热水器、饮水机等，有些国外商人对产品还做耐腐蚀性能试验：用NACL水溶液加温到沸腾，一段时间后倒掉
溶液，洗净烘干，称重量损失，来确定受腐蚀程度。

[0052] 耐热性能是指高温下不锈钢仍能保持其优良的物理机械性能。碳的影响：碳在奥氏体不锈钢中是强烈形成并稳。定奥氏体且扩大奥氏体区的元素。碳形成奥氏体的能力约
为镍的30倍，碳是一种间隙元素，通过固溶强化可显著提高奥氏体不锈钢的强度。碳还可提
高奥氏体不锈钢在高浓氯化物(如42％MgCl2沸腾溶液)中的耐应力耐腐蚀的性能。但是，在
奥氏体不锈钢中，碳常常被视为有害元素，这主要是由于在不锈钢的耐蚀用途中的一些条
件下(比如焊接或经450～850℃加热)，碳可与钢中的铬形成高铬的Cr23C6型碳化合物从而
导致局部铬的贫化，使钢的耐蚀性特别是耐晶间腐蚀性能下降。因此。60年代以来新发展的
铬镍奥氏体不锈钢大都是碳含量小于0.03％或0.02％超低碳型的，可以知道随着碳含量降
低，钢的晶间腐蚀敏感性降低，当碳含量低于0.02％才具有最明显的效果，一些实验还指
出，碳还会增大铬奥氏体不锈钢的点腐蚀分倾向。由于碳的有害作用，不仅在奥氏体不锈钢
冶炼过程中应按要求控制尽量低的碳含量，而且在随后的热、冷加工和热处理等过程中也
在防止不锈钢表面增碳，避免铬的碳化物析出。

[0053] 当钢中铬量原子数量不低于12.5％时，可使钢的电极电位发生突变，由负电位升到正的电极电位。阻止电化学腐蚀。不锈钢的耐蚀性随含碳量的增加而降低，因此，大多数
不锈钢的含碳量均较低，最大不超过1.2％，有些钢的ωc(含碳量)甚至低于0.03％(如
00Cr12)。不锈钢中的主要合金元素是Cr(铬)，只有当Cr含量达到一定值时，钢材有耐蚀性。
因此，不锈钢一般Cr(铬)含量至少为10.5％。

[0054] 不锈钢按成分可分为Cr系(400系列)、Cr－Ni系(300系列)、Cr－Mn－Ni(200系列)、耐热铬合金钢(500系列)及析出硬化系(600系列)。200系列：铬‑锰‑镍，例如201,202
等，以锰代镍，耐腐蚀性比较差，国内广泛用作300系列的廉价替代品。300系列：铬‑镍奥氏
体不锈钢。例如，301：延展性好，用于成型产品。也可通过机械加工使其迅速硬化。焊接性
好。抗磨性和疲劳强度优于304不锈钢。302：耐腐蚀性同304，由于含碳相对要高因而强度更
好。303：通过添加少量的硫、磷使其较304更易切削加工。304：通用型号；即18/8不锈钢。产
品如：耐蚀容器、餐具、家俱、栏杆、医疗器材。标准成分是18％铬加8％镍。为无磁性、无法借
由热处理方法来改变其金相组织结构的不锈钢。GB牌号为0Cr18Ni9。304L：与304相同特性，
但低碳故更耐蚀、易热处理，但机械性较差适用焊接及不易热处理之产品。304N：与304相同
特性，是一种含氮的不锈钢，加氮是为了提高钢的强度。309：较之304有更好的耐温性，耐温
高达980℃。309S：具多量铬、镍，故耐热、抗氧化性佳，产品如：热交换器、锅炉零组件、喷射
引擎。310：高温耐氧化性能优秀，最高使用温度1200℃。316：继304之后，第二个得到最广泛
应用的钢种，主要用于食品工业、钟表饰品、制药行业和外科手术器材，添加钼元素使其获
得一种抗腐蚀的特殊结构。由于较之304其具有更好的抗氯化物腐蚀能力因而也作“船用
钢”来使用。SS316则通常用于核燃料回收装置。18/10级不锈钢通常也符合这个应用级别。
316L：低碳故更耐蚀、易热处理，产品如：化学加工设备、核能发电机、冷冻剂储糟。321：除了
因为添加了钛元素降低了材料焊缝锈蚀的风险之外，其他性能类似304。347：添加安定化元
素铌，适于焊接航空器具零件及化学设备。400系列：铁素体和马氏体不锈钢，无锰，一定程
度上可替代304不锈钢。408：耐热性好，弱抗腐蚀性，11％的Cr，8％的Ni。409：最廉价的型号
(英美)，通常用作汽车排气管，属铁素体不锈钢(铬钢)。410：马氏体(高强度铬钢)，耐磨性
好，抗腐蚀性较差。416：添加了硫改善了材料的加工性能。420：“刃具级”马氏体钢，类似布
氏高铬钢这种最早的不锈钢。也用于外科手术刀具，可以做的非常光亮。430：铁素体不锈
钢，装饰用，例如用于汽车饰品。良好的成型性，但耐温性和抗腐蚀性要差。440：高强度刃具
钢，含碳稍高，经过适当的热处理后可以获得较高屈服强度，硬度可以达到58HRC，属于最硬
的不锈钢之列。最常见的应用例子就是“剃须刀片”。常用型号有三种：440A、440B、440C，另
外还有440F(易加工型)。500系列：耐热铬合金钢。600系列：马氏体沉淀硬化不锈钢。

[0055] 不锈钢是靠其表面形成的一层极薄而又坚固细密的稳定的富铬氧化膜(防护膜)。防止氧原子继续渗入继续氧化而获得抗锈蚀能力。一旦有某种原因，这种薄膜受到不断的
破坏，空气或液体中的氧原子就会不断地析离出来，形成疏松的氧化铁，金属表面也就受到
不断的锈蚀。不论不锈钢板还是耐热钢板，奥氏体型的钢板的综合性能最好，既有足够的强
度，又有极好的塑性，同时硬度也不高，这也是它们被广泛采用的原因之一。奥氏体型不锈
钢同绝大多数的其它金属材料相似，其抗拉强度、屈服强度和硬度，随着温度的降低而提
高；塑性则随着温度降低而减小。其抗拉强度在温度15～80℃范围内增长是较为均匀的。更
重要的是：随着温度的降低，其冲击韧度减少缓慢，并不存在脆性转变温度。所以不锈钢在
低温时能保持足够的塑性和韧性。不锈钢的耐热性能是指高温下，既有抗氧化或耐气体介
质腐蚀的性能即热稳定性。

[0056] 铬是奥氏体不锈钢中最主要的合金元素，奥氏体不锈钢的不锈性和耐蚀性的获得主要是由于在会质作用下，铬促进了钢的钝化并使钢保持稳定钝态的结果。○1铬对组织的
影响：在奥氏体不锈钢中，铬是强烈形成并稳定铁体的元素，缩小奥氏体区，随着钢中含量
增加，奥氏体不锈钢中可出现铁素体(δ)组织，研究表明，在铬镍奥氏体不锈钢中，当碳含量
为0.1％，铬含量为18％时，为获得稳定的单一奥氏体组织，所需镍含量最低，约为8％，就这
一点而言，常用的18Cr—8Ni型铬镍奥氏体不锈钢是含铬，镍量配比最为适宜的一种。有奥
氏体不锈钢中，随着铬含量的增加，一些金属间相(比如δ相)的形成倾向增大，当钢中含有
钼时，铬含含量会增加还会χ相等的形成，如前所述，σ，χ相的析出不仅显著降低钢的塑性和
韧性，而且在一些条件下还降低钢的耐蚀性，奥氏体不锈钢中铬含量的提高可使马氏体转
烃温度(Ms)下降，从而提高奥氏体基体的稳定性。因此高铬(比如超过20％)奥氏体不锈钢
即使经过冷加工和低温处理也很难获得马氏体组织。铬是强碳化物形成元素，在奥氏体不
锈钢中也不例外，奥氏体不锈钢中常见的铬碳化物有Cr23C6；当钢中含有钼或铬时，还可见
到期Cr6C等碳化物，它们的形成在某些条件下对钢的性能会产生重要影响。一般来说，只要
奥氏体不锈钢保持完全奥氏体组织而没有δ铁素体等的形成，仅提高钢中铬含量不会对力
学性能有显著影响，铬对奥氏体不锈钢性能影响最大的是耐蚀性，主要表现为：铬提高钢的
耐氧化性介质和酸性氯化物介质的性能；在镍以及钼和铜复合作用下，铬提高钢耐一些还
原性介质，有机酸，尿素和碱介质的性能；铬还提高钢耐局部腐蚀，比如晶间腐蚀。点腐蚀，
缝隙腐蚀以及某此条件下应力腐蚀的性能。对奥氏体不锈钢晶间腐蚀敏感性影响最大的因
素是钢中碳含量，其他元素对晶间腐蚀的作用主要视其对碳化物的溶解和沉淀行为的影响
而定，在奥氏体不锈钢中，铬能增大碳的溶解度而降低铬的贫化度，因而提高铬含量对奥氏
体不锈钢的耐晶间腐蚀是有益，铬非常有效地改善奥氏体不锈钢的耐点腐蚀及缝隙腐蚀性
能，当钢中同时有钼或钼及氮存在时，铬的这种有效性大加强，虽然根据研究钼的耐点腐蚀
及缝隙腐蚀的能力为铬的3倍左右，氮为铬的30倍，但是大量研究，奥氏体不锈钢中如果没
有铬或者铬含量较低，钼及氮的耐点腐蚀与缝隙腐蚀作用便会丧失或不够显著。铬对奥氏
体不锈钢的耐应力腐蚀性能的作用，随实验介质条件及实际使用环境而异，在MgCl2沸腾溶
液中，铬的作用一般是有害的，但是在含Cl‑和氧的水介质，高温高压水以及点腐蚀为起源
的应力腐蚀条件下，提高钢中铬含量则对耐应力腐蚀有利，同时，铬还可防止奥氏体不锈钢
及合金中由于镍含量提高而容易出现的晶间型应力腐蚀的倾向，对开裂性(NaOH)应力腐
蚀，铬的作用也是有益的，铬除对奥氏体不锈钢耐蚀性有重要影响外，还能显著提高该类钢
的抗氧化，抗硫化和抗融盐腐蚀等性能。

[0057] 镍是强烈稳定奥氏体且扩大奥氏体相区的元素，为了获得单一的奥氏体组织，当钢中含有0.1％碳和18％铬时所需的最低镍含量约为8％，这便是最著名18‑8铬镍奥氏体不
锈钢的基本分，奥氏体不锈钢中，随着镍含量的增加，残余的铁素体可完全消除，并显著降
低σ相形成的倾向；同时马氏体转烃温度降低，甚至可不出现λ→M相变，但是镍含量的增加
会降低碳在奥氏体不锈钢中的溶解度，从而使碳化物析出倾向增强。镍对奥氏体不锈钢特
别是对铬镍奥氏体不锈钢力学性能的影响，主要是由镍对奥氏体稳定性的影响来决定，在
钢中可能发生马氏体转变的镍含量范围内，随着镍含量的增加，钢的强度降低而塑性提高，
具有稳定奥氏体组织的铬镍奥氏体不锈钢韧性(包括极低温韧性)非常优良，因而可作为低
温钢使用，这是众所周知的，对于具有稳定奥氏体组织的铬锰奥氏体不锈钢，镍的加入可进
一步改善其韧性。镍还可显著降低奥氏体不锈钢的冷加工硬化倾向，这主要是由于奥氏体
稳定性增大，减少以至消除了冷加工过程中的马氏体转变，同时对奥氏体本身的冷加工硬
化作用不太明显，不锈钢冷加工硬化倾向的影响，镍降低奥氏体不锈钢冷加工硬化速率，与
降低钢的室温及低温强度，提高塑性的作用，决定了镍含量的提高有利于奥氏体不锈的冷
加工成形性能，提高镍含量还可减少以至消除18‑8和17‑14‑2型铬镍奥氏体不锈钢中的δ铁
素体，从而提高其热加工性能，但是，δ铁素体的减少对这些钢种的可焊接性不利会增大焊
接热裂纹丝倾向，此外，镍还可显著提高铬锰氮(铬锰镍氮)奥氏体不锈钢的热加工性能，从
而显著提高钢的成材率，在奥氏体不锈钢中，镍的加入以及随着镍含量的提高，导致钢的热
力学稳定性增加，因此奥氏体不锈钢具有更好的不锈性和耐氧化性介质的性能，且随着镍
含量增加，耐还原性介质的性能进一步得到改善.值得指出，镍还是提高奥氏体不锈耐许多
介质穿晶型应力腐蚀的唯一重要元素，在各种酸介质中镍对奥氏体不锈钢耐蚀性能的影
响，需要指出，在高温高压水中的一些条件下，镍含量的提高导致钢和合金的晶间型应力腐
蚀敏感性增加，但是这种不利作用会由于钢及合金中铬含量的提高而获得减轻或受到抑
制.随磁卡奥氏体不锈钢中镍含量的提高，其产生晶间腐蚀的临界碳含量降低，即钢的晶间
腐蚀敏感性增加，至于对奥氏体不锈钢耐点腐蚀及缝隙腐蚀的性能，镍的作用并不显著，此
外，镍还提高奥氏体不锈钢的高温抗氧化性能，这主要与镍改善了铬的氧化膜的成分，结构
和性能降低，并且镍含量越高越有害，这主要是由于钢中晶界处低熔点硫化镍所致，一般来
说，简单的铬镍(及铬锰氮)奥氏体不锈钢仅用于要求不锈性和耐氧化性介质(比如硝酸等)
的使用条件下，钼作为奥氏体不锈钢中的重要合金元素加入到钢中使其使用范围进一步扩
大，钼的作用主要是提高钢在还原性介质。

[0058] 本发明通过调整焊丝成分配比，采用本发明所设计的不锈钢焊接用奥氏体不锈钢焊丝具有优良的焊接工艺性能，焊道表面成型好，光滑无起皱，耐腐蚀性能好、强度及韧性
性能合格且稳定，适用于不锈钢焊接。有效解决了传统同类焊丝焊接时存在的此类缺点。

具体实施方式

[0059] 通过下面的实施例可以对本发明进行进一步的描述，然而，本发明的范围并不限于下述实施例。本领域的专业人员能够理解，在不背离本发明的精神和范围的前提下，可以
对本发明进行各种变化和修饰。本发明对试验中所使用到的材料以及试验方法进行一般性
和/或具体的描述。虽然为实现本发明目的所使用的许多材料和操作方法是本领域公知的，
但是本发明仍然在此作尽可能详细描述。

[0060] 实施例1：制备奥氏体不锈钢焊丝

[0061] 焊丝化学成分百分比为：C为0.032％，Si为0.36％，Mn为1.41％，P为0.022％，S为0.011％，Ni为10.5％，Cr为19.2％，N为0.042％，V为0.15％，W为0.11％，其余为Fe。

[0062] 制法：采用脱硫铁水，控制入炉铁水硫含量，采用转炉炼钢，投入硫、磷含量低且可得到所述化学成分比例的除含锰原材料以外的其余原材料，采用顶底复合吹炼工艺冶炼至
碳、硫、磷控制在规定的水平后再添加含锰原材料继续冶炼直至确认碳、硫、磷在规定水平，
接着经脱氧合金化后，采用LF炉的炉外精炼工艺，冶炼出成分符合要求的钢水，钢水经品种
铸机全保护浇铸成连铸坯，连铸坯经高速无扭轧机轧制成Φ＝5.5mm的盘条；然后将盘条拔
丝制成Φ＝1.2mm的成品焊丝，为一种实心焊丝。

[0063] 将本实施例制备的不锈钢焊接用奥氏体不锈钢焊丝对V型坡口不锈钢以焊接电流120‑160A进行施焊，结果：该焊丝具有优良的焊接工艺性能，焊道表面成型好，光滑无起皱。
熔敷金属力学性能：抗拉强度610MPa，断后伸长率(GB/T228—2002)32％。用本领域公知的
不锈钢硫酸‑硫酸铜腐蚀试验方法(GB/T 4334.5‑2000)进行耐腐蚀性能试验，结果为：弯曲
后，在10倍放大镜下观察弯曲试样外表面，未见晶间腐蚀产生的裂纹(0/10，表示10次试验
观察到晶间腐蚀产生的裂纹为0次，在本文中此数据有类似含义)，耐腐蚀性能合格。

[0064] 实施例2：制备奥氏体不锈钢焊丝

[0065] 焊丝化学成分百分比为：C为0.054％，Si为0.62％，Mn为1.75％，P为0.020％，S为0.012％，Ni为12.6％，Cr为23.5％，N为0.075％，V为0.07％，W为0.21％，其余为Fe。参照实
施例1的方法制备焊丝。

[0066] 将本实施例制备的不锈钢焊接用奥氏体不锈钢焊丝对V型坡口不锈钢以焊接电流120‑160A进行施焊，结果：该焊丝具有优良的焊接工艺性能，焊道表面成型好，光滑无起皱。
熔敷金属力学性能：抗拉强度630MPa，断后伸长率31％。用本领域公知的不锈钢硫酸‑硫酸
铜腐蚀试验方法(GB/T 4334.5‑2000)进行耐腐蚀性能试验，结果为：弯曲后，在10倍放大镜
下观察弯曲试样外表面，未见晶间腐蚀产生的裂纹(0/10)，耐腐蚀性能合格。

[0067] 实施例3：制备奥氏体不锈钢焊丝

[0068] 焊丝化学成分百分比为：C为0.06％，Si为0.46％，Mn为1.66％，P为0.024％，S为0.008％，Ni为9.70％，Cr为18.70％，N为0.044％，V为0.24％，W为0.23％，其余为Fe。参照实
施例1的方法制备焊丝。

[0069] 将本实施例制备的不锈钢焊接用奥氏体不锈钢焊丝对V型坡口不锈钢以焊接电流120‑160A进行施焊，结果：该焊丝具有优良的焊接工艺性能，焊道表面成型好，光滑无起皱。
熔敷金属力学性能：抗拉强度650MPa，断后伸长率30％。用本领域公知的不锈钢硫酸‑硫酸
铜腐蚀试验方法(GB/T 4334.5‑2000)进行耐腐蚀性能试验，结果为：弯曲后，在10倍放大镜
下观察弯曲试样外表面，未见晶间腐蚀产生的裂纹(0/10)，耐腐蚀性能合格。

[0070] 实施例4：制备奥氏体不锈钢焊丝

[0071] 焊丝化学成分百分比为：C为0.098％，Si为0.31％，Mn为2.27％，P为0.018％，S为0.006％，Ni为9.58％，Cr为26.52％，N为0.042％，V为0.25％，W为0.11％，其余为Fe。参照实
施例1的方法制备焊丝。

[0072] 将本实施例制备的不锈钢焊接用奥氏体不锈钢焊丝对V型坡口不锈钢以焊接电流120‑160A进行施焊，结果：该焊丝具有优良的焊接工艺性能，焊道表面成型好，光滑无起皱。
熔敷金属力学性能：抗拉强度645MPa，断后伸长率31％。用本领域公知的不锈钢硫酸‑硫酸
铜腐蚀试验方法(GB/T 4334.5‑2000)进行耐腐蚀性能试验，结果为：弯曲后，在10倍放大镜
下观察弯曲试样外表面，未见晶间腐蚀产生的裂纹(0/10)，耐腐蚀性能合格。

[0073] 实施例5：制备奥氏体不锈钢焊丝

[0074] 焊丝化学成分百分比为：C为0.017％，Si为1.08％，Mn为1.24％，P为0.020％，S为0.009％，Ni为13.42％，Cr为18.27％，N为0.076％，V为0.054％，W为0.29％，其余为Fe。参照
实施例1的方法制备焊丝。

[0075] 将本实施例制备的不锈钢焊接用奥氏体不锈钢焊丝对V型坡口不锈钢以焊接电流120‑160A进行施焊，结果：该焊丝具有优良的焊接工艺性能，焊道表面成型好，光滑无起皱。
熔敷金属力学性能：抗拉强度663MPa，断后伸长率30％。用本领域公知的不锈钢硫酸‑硫酸
铜腐蚀试验方法(GB/T 4334.5‑2000)进行耐腐蚀性能试验，结果为：弯曲后，在10倍放大镜
下观察弯曲试样外表面，未见晶间腐蚀产生的裂纹(0/10)，耐腐蚀性能合格。

[0076] 实施例6：制备奥氏体不锈钢焊丝

[0077] 焊丝化学成分百分比为：C为0.068％，Si为0.73％，Mn为1.82％，P为0.019％，S为0.007％，Ni为11.03％，Cr为22.73％，N为0.063％，V为0.142％，W为0.22％，其余为Fe。参照
实施例1的方法制备焊丝。

[0078] 将本实施例制备的不锈钢焊接用奥氏体不锈钢焊丝对V型坡口不锈钢以焊接电流120‑160A进行施焊，结果：该焊丝具有优良的焊接工艺性能，焊道表面成型好，光滑无起皱。
熔敷金属力学性能：抗拉强度660MPa，断后伸长率33％。用本领域公知的不锈钢硫酸‑硫酸
铜腐蚀试验方法(GB/T 4334.5‑2000)进行耐腐蚀性能试验，结果为：弯曲后，在10倍放大镜
下观察弯曲试样外表面，未见晶间腐蚀产生的裂纹(0/10)，耐腐蚀性能合格。

[0079] 测定上述各实施例焊丝施焊所得熔敷金属化学成分，化学成分组成与各相应实施例焊丝化学组成基本一致。

[0080] 以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明
的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。