本发明公开了一种装甲钢用铬镍氮焊接合金。当氮通过焊条芯或焊丝过渡时，焊
条芯或焊丝的化学成分为(参数以重量百分比计)：碳小于0 .1，氮0 .08～0 .2，铬25～29，镍8
～12，锰小于2 .5，硅小于0 .3，铈小于0 .1，硫小于0 .025，磷小于0 .03，其他小于0 .5，余为铁；
通过在焊条药皮中添加占药皮干料重量的1％～3％氮化铬铁的方式过渡氮时，焊条芯的化
学成分为：碳小于0 .1，铬25～29，镍8～12，锰小于2 .5，硅小于0 .3，铈小于0 .1，硫小于
0 .025，磷小于0 .03，其他小于0 .5，余为铁；对应焊接熔敷金属的化学成分为：碳小于0 .15，
氮0 .08～0 .25，铬23～28，镍8～12，锰小于2 .5，硅小于1 .5，铈小于0 .1，硫小于0 .025，磷小
于0 .03，其他小于0 .5，余为铁。本发明铬镍氮焊接合金强韧性得到合理匹配，在大拘束、海
水腐蚀、温度0℃以上等条件下，可实现装甲钢结构的免预热焊接。1 .一种装甲钢用铬镍氮焊接合金，以焊接熔敷金属形式存在，其特征在于：化学成分
为：碳小于0 .15，氮0 .08～0 .25，铬23～28，镍8～12，锰小于2 .5，硅小于1 .5，铈小于0 .1，硫
小于0 .025，磷小于0 .03，其他小于0 .5，余为铁，其中参数以重量百分比计。
2.一种装甲钢用铬镍氮焊接合金，以焊条芯形式存在，其特征在于：化学成分为：碳小
于0 .08，氮0 .08～0 .18，铬27～29，镍8～12，锰小于2 .5，硅小于0 .3，铈小于0 .1，硫小于
0 .025，磷小于0 .03，其他小于0 .5，余为铁，其中参数以重量百分比计。
3 .一种装甲钢用铬镍氮焊接合金，以焊丝形式存在，其特征在于：化学成分为：碳小于
0 .08，氮0 .08～0 .18，铬25～27，镍8～12，锰小于2 .5，硅小于0 .3，铈小于0 .1，硫小于0 .025，
磷小于0 .03，其他小于0 .5，余为铁，其中参数以重量百分比计装甲钢用铬镍氮焊接合金
技术领域
[0001] 本发明涉及一种异种钢焊接合金，特别是一种装甲钢焊接合金。
背景技术
[0002] 本发明主要应用于装甲钢结构焊接生产及其裂纹的焊接修复，也可作为通用型焊
接合金在异种钢焊接或维修焊接领域得到应用。
[0003] 50多年来，我国钢制装甲装备焊接材料主要为A147( BA2Mn)焊条或Cr20Ni10Mn6
(Mo2)焊丝。BA2Mn焊条是我国在前苏联Ay-2型焊条基础上仿制、以Cr21Ni10Mn6(Mo2)为焊
芯的碱性奥氏体不锈钢焊条。由于熔敷金属中Mn含量大于4 .5％，一般可保证焊缝不产生热
裂纹；并且熔敷金属无金属间化合物引起的脆化现象；此外，奥氏体焊缝塑韧性好、溶氢能
力强。这正是50多年来装甲钢焊接一直沿用Cr20Ni10Mn6(Mo2)焊接合金的主要原因。
[0004] 但是，在苛刻使用和制造条件下Cr20Ni10Mn6(Mo2)焊接合金存在比较明显的不
足。其中一个主要问题是在大拘束、海水腐蚀或较低温度条件下的裂纹问题。7410厂以及部
队修理分队都反映采用BA2Mn焊条对63A、63C两栖车辆车体裂纹进行焊接修复较困难，甚至
出现愈焊愈裂的恶性循环。中型主战坦克焊接炮塔采用BA2Mn焊条进行焊接，若不采取严格
的预热和保温措施，在炮塔焊接过程中或放置数天后，焊接界面区及其附近经常会出现裂
纹。当气温低于5℃时，Cr20Ni10Mn6(Mo2)焊接合金不能避免裂纹的产生，这给冬天进行装
甲钢结构焊接及其裂纹焊接修复带来困难。
[0005] Mn是较活泼的元素，在焊接过程中通常作为脱氧剂使用，Cr20Ni10Mn6(Mo2)焊接
合金为保证熔敷金属中Mn含量大于4 .5％，必 须采用碱性渣系，以减轻Mn在焊接过程中的烧
损。碱性渣系焊接材料工艺性能一般，焊接烟尘毒性较大，对焊接操作者的健康不利。
[0006] Cr29Ni9或Cr30Ni10(E312型)焊接合金主要应用于异种钢焊接或维修焊接，有“万
能合金”之称，属双相不锈钢类，原则上可应用于装甲钢的焊接。其熔敷金属中铁素体含量
大约占40％，由于存在魏氏体形态的铁素体、大块状铁素体、晶界铁素体，甚至存在碳化铬
等碳化物；虽然抗裂性优异，但是塑韧性偏低(张汉谦，陆文雄，王宝等.奥氏体-中、高碳珠
光体异种钢接头焊接冷裂纹行为研究，太原理工大学硕士学位论文.1987，51-53)，在装甲
钢焊接方面的应用成功的实例较少。
发明内容
[0007] 本发明的目的是提供一种装甲钢用通用型焊接合金，该合金的强韧性得到合理匹
配，基本目标是在大拘束、海水腐蚀、环境温度0℃以上等较苛刻条件下实现装甲钢结构的
免预热焊接。
[0008] 实现本发明的技术方案之一：当该焊接合金熔敷金属中的氮通过焊条芯或焊丝过
渡时，焊条芯化学成分为：碳小于0 .08，氮0 .08～0 .18，铬27～29，镍8～12，锰小于2 .5，硅小
于0 .3，铈小于0 .1，硫小于0 .025，磷小于0 .03，其他小于0 .5，余为铁，其中参数以重量百分
比计。焊丝化学成分为：碳小于0 .08，氮0 .08～0 .18，铬25～27，镍8～12，锰小于2 .5，硅小于
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0 .3，铈小于0 .1，硫小于0 .025，磷小于0 .03，其他小于0 .5，余为铁，其中参数以重量百分比
计。
[0009] 焊接熔敷金属的化学成分组成：碳小于0 .15，氮0 .08～0 .25，铬23～28，镍8～12，
锰小于2 .5，硅小于1 .5，铈小于0 .1，硫小于0 .025，磷小于0 .03，其他小于0 .5，余为铁。以上
参数为重量百分比，下同。通过真空冶炼、浇铸、锻造、热轧、拔丝、酸洗、切丝等工艺制成直
径Ф2 .5～Ф5 .0mm、长度300～400mm的标准焊条芯；经真空冶炼、浇铸、锻造、热轧、拔丝、酸
洗等工艺制成直径Ф1 .2～Ф2.0mm的标准焊丝。
[0010] 实现本发明的技术方案之二：通过焊条药皮过渡氮时，焊条芯的化学成分组成：碳
小于0 .1，铬25～29，镍8～12，锰小于2 .5，硅小于0 .3，铈小于0 .1，硫小于0 .025，磷小于
0 .03，余为铁。通过在焊条药皮中添加占药皮干料重量的1％～3％氮化铬铁的方式向焊缝
金属中过渡氮，对应的焊接熔敷金属的化学成分组成为：碳小于0 .15，氮0 .08～0 .25，铬23
～28，镍8～12，锰小于2 .5，硅小于1 .5，铈小于0 .1，硫小于0 .025，磷小于0 .03，余为铁。焊条
芯的制造方法与技术方案之一基本相同，唯一的区别是不要求真空冶炼。
[0011] 本发明铬镍氮焊接合金熔敷金属中铁素体含量小于25wt .％，强韧性匹配合理，综
合机械性能优良，在抗裂性、抗海水氯离子腐蚀性能、工艺性能以及卫生条件等方面优于
Cr20Ni10Mn6(Mo2)焊接合金。
具体实施方式
[0012] 与Cr20Ni10Mn6(Mo2)焊接合金相比，装甲钢用CrNiN焊接合金及在此基础上研制
的焊条、焊丝，采用了自主研制的全新焊接合金体系，其特征在于：加氮、提铬、降锰。
[0013] 氮的固溶强化和铬的置换强化使得装甲钢用CrNiN焊接合金的屈服强度和抗拉强
度较高，通过碳、氮等奥氏体化元素和铬等铁素体化元素的调整使得熔敷金属的铁素体含
量控制在25％以内，碳、氮固溶在奥氏体相中而不以碳化铬或氮化铬等碳化物或氮化物的
形式存在，因此，装甲钢用CrNiN焊接合金较Cr20Ni10Mn6(Mo2)焊接合金的强度提高的同
时，塑韧性并不降低，表1给出了按有关国家标准(GB/T 983-1995)测试得到的这两种合金
的机械性能对比。小铁研抗裂性试验(GB4671 .1-1984)结果见表2，研究表明：在零下十四度
时，TWE312焊条的裂纹率为零，其抗裂性不低于国外著名品牌焊条MAGNA303，优于A147焊
条。铬是提高不锈钢抗氯离子点蚀性能的有效元素，而氮是极其有效的提高奥氏体不锈钢
或双相不锈钢抗氯离子海水腐蚀性能的元素、其当量是铬的十多倍至三十倍之间(吴玖.双
相不锈钢.北京：冶金出版社，2000，117)，因此，装甲钢用CrNiN焊接合金具有优异的抗氯离
子应力腐蚀或腐蚀疲劳性能。该合金在3 .5％NaCl水溶液中自腐蚀电位仍处于钝化电位区
间，1200mV回扫环很小、几乎重合，表明该合金具有良好的自钝化能力和抗氯离子腐蚀能
力。
[0014] 装甲钢用CrNiN焊接合金中的锰含量降至2 .5％以下，锰的作用下降；锰含量降低
导致锰的置换强化效应下降由氮的固溶强化和铬的置换强化进行补偿。这样，在CrNiN焊接
合金的基础上设计焊条时，渣系选择可以不局限于碱性渣系，也可以选择酸性渣系；特别是
在野外进行焊接时，可以选择工艺性能优良的高效钛酸型渣系。
[0015] 装甲钢用CrNiN焊接合金是在E312型合金系的基础上加以改进后自主研制的，通
过加氮、降铬等措施使得CrNiN焊接合金熔敷金属中的铁素体含量降至25％以下。这样，在
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保持优良的抗裂性的同时，塑韧性得以提高，并且还兼备良好的抗海水应力腐蚀和腐蚀疲
劳性能。
[0016] 下面详细给出本发明的实施例。
[0017] 装甲钢用CrNiN焊接合金中的氮通过焊条焊芯过渡时，钛酸型或低氢型不锈钢焊
条焊芯的化学成分范围：碳小于0 .08，氮0 .08～0 .18，铬27～29，镍8～12，锰小于2 .5，硅小
于0 .3，铈小于0 .1，硫小于0 .025，磷小于0 .03，其他小于0 .5，余为铁。对应的熔敷金属化学
成分为碳小于0 .12，氮0 .08～0 .2，铬23～28，镍8～12，锰小于2 .5，硅小于1 .5，铈小于0 .1，
硫小于0 .025，磷小于0 .03，余为铁。
[0018] 实施例之一：装甲钢用钛酸型CrNiN不锈钢焊条(通过焊芯过渡氮)
[0019] 焊芯的优化化学成分组成之一例：
[0020] 碳小于0 .08，氮0 .12，铬28 .13，镍10 .23，锰0 .94，硅0 .17，铈0 .1，硫小于0 .02，磷小
于0 .025，其他小于0 .5，余为铁。
[0021] 优化的钛酸型药皮组成物范围：
[0022] TiO230-50％，硅铝酸盐：20-35％，碳酸盐：5-18％，卤化物：6-8％，铁合金：20-
25％，特殊添加剂若干。
[0023] 对应的熔敷金属化学成分(焊条直径Ф4 .0，焊接电流140～160A)
[0024] 碳小于0 .12，氮0 .15，铬26 .9，镍10 .52，锰小于2 .5，硅1 .13，铈小于0 .1，硫小于
0 .02，磷小于0 .025，其他小于0 .5，余为铁。
[0025] 实施例之二：装甲钢用低氢型CrNiN不锈钢焊条(通过焊芯过渡氮)
[0026] 焊芯的优化化学成分组成之一例：
[0027] 碳小于0 .08，氮0 .17，铬28 .09，镍10 .3，锰0 .89，硅0 .18，铈0 .1，硫小于0 .02，磷小
于0 .025，其他小于0 .5，余为铁。
[0028] 优化的低氢型药皮组成物范围：
[0029] 碳酸盐：35-45％，卤化物：20-35％，铁合金：20-25％，特殊添加剂若干。
[0030] 对应的熔敷金属化学成分(焊条直径Ф4 .0，焊接电流140～160A)
[0031] 碳小于0 .12，氮0 .17，铬27 .5，镍10 .35，锰小于2 .5，硅小于0 .9，铈小于0 .1，硫小于
0 .02，磷小于0 .025，其他小于0 .5，余为铁。
[0032] 装甲钢用CrNiN焊接合金中的氮通过焊丝过渡时，不锈钢埋弧焊丝或氩弧焊丝的
化学成分范围：碳小于0 .08，氮0 .08～0 .18，铬25～27，镍8～12，锰小于2 .5，硅小于0 .3，铈
小于0 .1，硫小于0 .025，磷小于0 .03，其他小于0 .5，余为铁。对应的熔敷金属化学成分为碳
小于0 .12，氮0 .08～0 .2，铬23～26 .5，镍8～12，锰小于2 .5，硅小于1 .5，铈小于0 .1，硫小于
0 .025，磷小于0 .03，其他小于0 .5，余为铁。
[0033] 实施例之三：装甲钢用CrNiN不锈钢埋弧焊丝
[0034] 焊丝的优化化学成分组成之一例：
[0035] 碳小于0 .08，氮0 .12，铬25 .6，镍10 .0，锰0 .92，硅0 .18，铈0 .1，硫小于0 .02，磷小于
0 .025，其他小于0 .5，余为铁。
[0036] 焊剂：萤石基碱性焊剂
[0037] 对应的熔敷金属化学成分(焊丝直径Ф2.0，焊接电流200～220A)
[0038] 碳小于0 .12，氮0 .13，铬24 .3，镍10 .0，锰小于2 .5，硅小于0 .9，铈小于0 .1，硫小于
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0 .02，磷小于0 .025，其他小于0 .5，余为铁。
[0039] 实施例之四：装甲钢用CrNiN不锈钢氩弧焊丝
[0040] 焊丝的优化化学成分组成之一例：
[0041] 碳小于0 .02，氮0 .12，铬25 .06，镍10 .12，锰1 .0，硅0 .18，铈0 .1，硫小于0 .02，磷小
于0 .025，其他小于0 .5，余为铁。
[0042] 对应的熔敷金属化学成分(焊丝直径Ф1 .6，焊接电流120～130A)
[0043] 碳小于0 .05，氮0 .11，铬24 .6，镍10 .2，锰小于2 .5，硅小于0 .9，铈小于0 .1，硫小于
0 .02，磷小于0 .025，其他小于0 .5，余为铁。
[0044] 装甲钢用CrNiN焊接合金中的氮通过焊条药皮过渡时，不锈钢焊条芯化学成分组
成：碳小于0 .1，铬25～29，镍8～12，锰小于2 .5，硅小于0 .3，铈小于0 .1，硫小于0 .025，磷小
于0 .03，其他小于0 .5，余为铁。通过在钛酸型或低氢型焊条药皮中添加占药皮干料重量的
1％～3％氮化铬铁的方式向焊缝金属中过渡氮，对应的焊接熔敷金属的化学成分组成：碳
小于0 .15，氮0 .08～0 .25，铬23～28，镍8～12，锰小于2 .5，硅小于1 .5，铈小于0 .1，硫小于
0 .025，磷小于0 .03，其他小于0 .5，余为铁。
[0045] 实施例之五：装甲钢用钛酸型CrNiN不锈钢焊条(通过药皮过渡氮)
[0046] 焊芯的优化化学成分组成之一例：
[0047] 碳小于0 .08，铬27 .6，镍10 .0，锰0 .91，硅0 .18，铈0 .1，硫小于0 .02，磷小于0 .025，
其他小于0 .5，余为铁。
[0048] 优化的钛酸型药皮组成物范围：
[0049] 氮化铬铁2％，TiO230-50％，硅铝酸盐：20-35％，碳酸盐：5-18％，卤化物：6-8％，
其他铁合金：20-25％，特殊添加剂若干。
[0050] 对应的熔敷金属化学成分(焊条直径Ф4 .0，焊接电流140～160A)
[0051] 碳小于0 .12，氮0 .14，铬25 .3，镍10 .1，锰小于2 .5，硅1 .35，铈小于0 .1，硫小于
0 .02，磷小于0 .025，其他小于0 .5，余为铁。
[0052] 实施例之六：装甲钢用低氢型CrNiN不锈钢焊条(通过药皮过渡氮)
[0053] 焊芯的优化化学成分组成之一例：
[0054] 碳小于0 .08，铬27 .6，镍10 .03，锰0 .9，硅0 .17，铈0 .1，硫小于0 .02，磷小于0 .025，
其他小于0 .5，余为铁。
[0055] 优化的低氢型药皮组成物范围：
[0056] 氮化铬铁2 .5％，碳酸盐：35-45％，卤化物：20-35％，铁合金：20-25％，特殊添加剂
若干。
[0057] 对应的熔敷金属化学成分(焊条直径Ф4 .0，焊接电流140～160A)
[0058] 碳小于0 .12，氮0 .15，铬26 .8，镍10 .1，锰小于2 .5，硅小于0 .9，铈小于0 .1，硫小于
0 .02，磷小于0 .025，其他小于0 .5，余为铁
