本發(fā)明涉及一種焊材匹配方法，尤其涉及一種降低鎳基600高溫合金凝固裂紋敏感性的焊材匹配方法。

背景技術(shù)：

1、inconel?600是一種鎳-鉻-鐵基固溶強(qiáng)化合金，其優(yōu)異的耐高溫、耐腐蝕性能使其成為高溫工況下的理想材料，特別適用于化工、石油精煉、核能、熱交換器、燃?xì)廨啓C(jī)等領(lǐng)域。該合金中，鎳含量的提高賦予了其優(yōu)異的抗氧化性和耐高溫腐蝕性；同時(shí)，鉻和鐵的添加顯著提升了合金的抗高溫氧化能力以及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；然而，高鉻和鎳含量也導(dǎo)致合金在焊接過程中更容易出現(xiàn)凝固裂紋。凝固裂紋是焊接接頭中危害最大的缺陷之一，它不僅會(huì)直接降低焊接接頭的強(qiáng)度和韌性，還可能成為冷裂紋、再熱裂紋、疲勞裂紋等其他缺陷的發(fā)源地。

2、根據(jù)母材成分合理選擇焊材，對(duì)于降低焊接接頭的凝固裂紋敏感性具有關(guān)鍵作用。在工程制造中，面對(duì)新型材料時(shí)，通常需要從現(xiàn)有的焊絲中篩選出與母材匹配的焊接材料。目前，降低鎳基合金焊接熱裂紋敏感性，提高焊接接頭強(qiáng)度是促進(jìn)其在工業(yè)中廣泛使用急需解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：本發(fā)明目的是提出一種降低鎳基600高溫合金凝固裂紋敏感性的焊材匹配方法，根據(jù)母材選擇合適的焊材，降低鎳基600合金焊接凝固裂紋敏感性。

2、技術(shù)方案：本發(fā)明包括以下步驟：

3、步驟一、根據(jù)母材成分，選擇一種焊材；

4、步驟二、使用選定的焊材對(duì)母材進(jìn)行填充焊接，焊接工藝調(diào)試完成后，測量并確定熔合比；

5、步驟三、根據(jù)母材成分、焊材成分和熔合比，計(jì)算焊縫成分；

6、步驟四、進(jìn)行高通量成分優(yōu)化計(jì)算，優(yōu)化鎳基高溫合金凝固裂紋敏感性指數(shù)；

7、步驟五、根據(jù)優(yōu)化所得的低凝固裂紋敏感性的焊縫成分范圍，推算出焊材成分指導(dǎo)范圍；

8、步驟六、結(jié)合焊材成分指導(dǎo)范圍，選擇焊材匹配母材。

9、所述步驟一中焊材選擇時(shí)查詢母材的材料特性，根據(jù)焊接規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選擇。

10、所述焊材成分為以下兩種中的一種：

11、焊材1：cr＝20.0～23.0wt％，mo＝8.0～10.0wt％，nb＝3.15～4.15wt％，ti≤0.40wt％，fe≤5.0wt％，cu≤0.50wt％，mn≤0.50wt％，al≤0.40wt％，si≤0.50wt％，c≤0.10wt％，ni為余量；

12、焊材2：cr＝18.0～22.0wt％，nb＝2.0～3.0wt％，ti≤0.75wt％，fe≤3.0wt％，cu≤0.50wt％，mn2.5-3.5wt％，si≤0.50wt％，c≤0.05wt％，ni為余量。

13、所述步驟二中的焊接工藝為激光焊、電子束焊、冷金屬過渡焊、非熔化極惰性氣體保護(hù)、熔化極惰性氣體保護(hù)焊、電弧焊中的一種或多種。

14、所述熔合比＝熔化母材金屬的橫截面積/(熔化母材金屬的橫截面積+焊縫中填充金屬的橫截面積)。

15、所述焊縫成分通過如下公式計(jì)算：焊縫成分＝熔合比*母材成分+(1-熔合比)*焊材成分。

16、所述高通量成分優(yōu)化計(jì)算，包括：調(diào)整鎳基高溫合金中fe、cr、ti、mo和nb的含量范圍；設(shè)置計(jì)算步長和元素組合，進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，降低凝固裂紋敏感性。

17、所述元素組合為fe-ti，fe-mo，fe-nb，cr-nb，cr-ti，cr-mo。

18、所述凝固裂紋敏性指數(shù)為|dt/d(fs)1/2|，fs為固相分?jǐn)?shù)，t為溫度。

19、所述凝固裂紋敏感性采用熱力學(xué)軟件計(jì)算，熱力學(xué)軟件選擇非平衡凝固模型，即固相中有限擴(kuò)散和液相中無限擴(kuò)散。

20、有益效果：本發(fā)明為焊材匹配提供理論指導(dǎo)，減少焊材匹配過程中非必要的工藝性試驗(yàn)，提高焊材匹配效率；使用本發(fā)明提供的焊材成分區(qū)間，能夠指導(dǎo)inconel?600合金進(jìn)行焊材匹配，選擇焊材，降低焊縫凝固裂紋敏感性。

技術(shù)特征：

1.一種降低鎳基600高溫合金凝固裂紋敏感性的焊材匹配方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種降低鎳基600高溫合金凝固裂紋敏感性的焊材匹配方法，其特征在于，所述步驟一中焊材選擇時(shí)查詢母材的材料特性，根據(jù)焊接規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選擇。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種降低鎳基600高溫合金凝固裂紋敏感性的焊材匹配方法，其特征在于，所述焊材成分為以下兩種中的一種：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種降低鎳基600高溫合金凝固裂紋敏感性的焊材匹配方法，其特征在于，所述步驟二中的焊接工藝為激光焊、電子束焊、冷金屬過渡焊、非熔化極惰性氣體保護(hù)、熔化極惰性氣體保護(hù)焊、電弧焊中的一種或多種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種降低鎳基600高溫合金凝固裂紋敏感性的焊材匹配方法，其特征在于，所述熔合比＝熔化母材金屬的橫截面積/(熔化母材金屬的橫截面積+焊縫中填充金屬的橫截面積)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種降低鎳基600高溫合金凝固裂紋敏感性的焊材匹配方法，其特征在于，所述焊縫成分通過如下公式計(jì)算：焊縫成分＝熔合比*母材成分+(1-熔合比)*焊材成分。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種降低鎳基600高溫合金凝固裂紋敏感性的焊材匹配方法，其特征在于，所述高通量成分優(yōu)化計(jì)算，包括：調(diào)整鎳基高溫合金中fe、cr、ti、mo和nb的含量范圍；設(shè)置計(jì)算步長和元素組合，進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，降低凝固裂紋敏感性。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種降低鎳基600高溫合金凝固裂紋敏感性的焊材匹配方法，其特征在于，所述元素組合為fe-ti，fe-mo，fe-nb，cr-nb，cr-ti，cr-mo。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種降低鎳基600高溫合金凝固裂紋敏感性的焊材匹配方法，其特征在于，所述凝固裂紋敏性指數(shù)為|dt/d(fs)1/2|，fs為固相分?jǐn)?shù)，t為溫度。

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種降低鎳基600高溫合金凝固裂紋敏感性的焊材匹配方法，其特征在于，所述凝固裂紋敏感性采用熱力學(xué)軟件計(jì)算，熱力學(xué)軟件選擇非平衡凝固模型。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種降低鎳基600高溫合金凝固裂紋敏感性的焊材匹配方法，包括：根據(jù)母材成分，選擇一種焊材；使用選定的焊材對(duì)母材進(jìn)行填充焊接，焊接工藝調(diào)試完成后，測量并確定熔合比；根據(jù)母材成分、焊材成分和熔合比計(jì)算焊縫成分；進(jìn)行高通量成分優(yōu)化計(jì)算，優(yōu)化鎳基高溫合金凝固裂紋敏感性指數(shù)；根據(jù)優(yōu)化所得的低凝固裂紋敏感性的焊縫成分范圍，推算出焊材成分指導(dǎo)范圍；結(jié)合焊材成分指導(dǎo)范圍，選擇焊材匹配母材。本發(fā)明為焊材匹配提供理論指導(dǎo)，減少焊材匹配過程中非必要的工藝性試驗(yàn)，提高焊材匹配效率；使用本發(fā)明提供的焊材成分區(qū)間，能夠指導(dǎo)Inconel?600合金進(jìn)行焊材匹配，選擇焊材，降低焊縫凝固裂紋敏感性。

技術(shù)研發(fā)人員：夏春智,李爽,李博,何成香,楊爽,許祥平
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江蘇科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15