專利名稱：二氧化碳?xì)怏w電弧焊接用含有二氧化鈦系焊劑的焊條的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及二氧化碳?xì)怏w電弧焊接用含有二氧化鈦系焊劑的焊條。更詳細(xì)地說，本發(fā)明涉及全位置焊接性良好，特別是低溫韌性良好的二氧化碳?xì)怏w電弧焊接用含有二氧化鈦系焊劑的焊條。
背景技術(shù)：
使用二氧化碳作為保護(hù)氣體的含有二氧化鈦系焊劑的焊條，以其良好的焊接作業(yè)性，特別是良好的焊道外觀和焊接效率等，廣泛用于軟鋼和高張度鋼的結(jié)構(gòu)物焊接。
然而，一般來說，上述含有二氧化鈦系焊劑的焊條，作為夾渣形成劑，由于含有大量的二氧化鈦等氧化物，因此夾渣具有酸性。而且，因保護(hù)氣體分解出氧，使得焊接金屬內(nèi)部的氧含量為700～900重量ppm范圍，其在-20～-30℃溫度范圍具有良好的沖擊特性，而在-60～-80℃溫度范圍得不到良好的沖擊特性，因此需要克服上述缺點(diǎn)。
為解決上述以往技術(shù)的問題，韓國特許公報(bào)88-2508揭示了一件發(fā)明。該發(fā)明提供了各組分的含量為TiO24～8.5％，Mg0.2～0.8％，Ti0.03～0.7％，B0.002～0.025％，Mn1.0～3.0％，Si0.1～1.2％，F(xiàn)0.1～0.30％和含有TiO2的氧化物低于8.5％的含有焊劑的焊條。即，其特征在于上述發(fā)明中，為確保到-60℃時(shí)具有良好沖擊韌性，控制含有焊劑的焊條中Mg，Ti，B等合金成分的含量。
但上述特許公報(bào)的發(fā)明也存在，對(duì)焊接需熱量小的條件，可得到所期望的物性，而對(duì)需熱量稍高的焊接，則得不到良好沖擊韌性的焊接金屬等問題。
其它例子可舉出日本公開特許公報(bào)平3-291192。該發(fā)明提供TiO22.5～6.5％，F(xiàn)0.36～1.5％，Mn1.0～3.0％，Si0.2～1.0％，Mg0.1～1.0％，和含有TiO2的氧化物合計(jì)低于8.0％組成的焊劑充填到金屬外皮內(nèi)的焊條。
但上述公開特許公報(bào)中為控制發(fā)生焊接金屬的擴(kuò)散性氫的發(fā)生，增加了金屬氟化物的量，因此引起焊接中煙霧和濺射的增加，焊接性不好。

發(fā)明內(nèi)容
為此，本發(fā)明為解決上述以往技術(shù)的諸多問題而提出，即提供具有良好低溫沖擊韌性和良好的全位置焊接性的電弧焊接用含有二氧化鈦系焊劑的焊條。
本發(fā)明者對(duì)在比較高的加熱條件和二氧化碳保護(hù)氣體下的焊接進(jìn)行了大量研究，開發(fā)出具有低溫沖擊韌性和焊接作業(yè)性良好的含二氧化鈦錫焊劑的焊條，其結(jié)果可提供焊接金屬中氧和氮含量分別維持在550ppm以下和50ppm以下，通過結(jié)晶組織的微細(xì)化促進(jìn)和非金屬夾雜物的生成抑制，得到在低溫領(lǐng)域也具有良好低溫韌性的焊接金屬。
進(jìn)而，本發(fā)明者也想到，不僅上述的低溫沖擊特性，而且同時(shí)要滿足焊接作業(yè)性，控制焊條成分中各種氧化物含量是必要的，從而完成了本發(fā)明。
因此，本發(fā)明涉及二氧化碳?xì)怏w電弧焊接用含有二氧化鈦系焊劑的焊條，其特征在于相對(duì)于焊條，各組分的含量重量％為，C0.03～0.07％，Mn1.6～2.0％，Si0.35～0.7％，Mg0.5～1.1％，B0.005～0.02％，Al0.08～0.3％，Ni0.7～2.0％，F(xiàn)0.15～0.35％，鈦氧化物5.5～7.5％，SiO2、Al2O3和ZrO2組成的非鈦氧化物中選擇一種或兩種以上成分含量合計(jì)為低于0.25％，其余為鐵以及其它的不可避免的雜質(zhì)，并且控制上述鈦氧化物和非鈦氧化物的總量低于8.0％。
下面說明限制本發(fā)明焊條的組分含量的理由。
C是促進(jìn)焊接金屬的針狀鐵素體組織形成，作為微細(xì)化結(jié)晶組織的元素，可以有效地提高焊接金屬的沖擊韌性。但當(dāng)C含量低于焊條總量的0.03重量％(以下簡(jiǎn)稱％)時(shí)，得不到上述效果；當(dāng)C的含量超過0.07％時(shí)，形成大量碳化物，強(qiáng)度過度上升，沖擊韌性降低。因此，本發(fā)明優(yōu)選控制C含量為0.03～0.07％。
Mn不僅可以改善夾渣流動(dòng)性，改善焊道形狀，而且促進(jìn)焊接金屬的脫氧，維持焊接部位的適當(dāng)強(qiáng)度和韌性。但當(dāng)Mn含量低于1.6％時(shí)，得不到上述效果；當(dāng)Mn含量超過2.0％時(shí)，強(qiáng)度增大而產(chǎn)生韌性降低，特別是低溫韌性急劇下降。因此本發(fā)明優(yōu)選控制Mn含量為1.6～2.0％。
Si與Mn相同，可以改善焊道形狀，促進(jìn)焊接金屬的脫氧的同時(shí)，提高強(qiáng)度。但當(dāng)Si含量低于0.35％時(shí)，得不到期望效果；當(dāng)Si含量超過0.7％時(shí)，強(qiáng)度增大而產(chǎn)生韌性降低，特別是低溫領(lǐng)域上韌性顯著降低。因此，本發(fā)明優(yōu)選控制Si含量為0.35～0.7％。
Mg是在焊接金屬中為有效減少氧含量，明顯提高焊接金屬的低溫韌性的元素。因此，Mg含量越高焊接金屬的斷口過渡溫度越低，從而顯著提高沖擊韌性。但當(dāng)Mg含量過多時(shí)，由于過多生成MgO夾渣，降低流動(dòng)性，從而降低夾渣包皮性，得不到良好焊道外觀。因此，本發(fā)明優(yōu)選控制Mg的含量為0.5～1.1％。
B是在焊接金屬中形成B或BN，提高沖擊韌性的元素。但當(dāng)B含量低于0.005％時(shí)，得不到期待效果；當(dāng)B含量超過0.02％時(shí)，焊接金屬中硬化性組織增加，從而急劇降低沖擊韌性。因此，本發(fā)明優(yōu)選控制B含量為0.005～0.02％。
Al是促進(jìn)焊接金屬脫氧的元素，而且作為增加焊接金屬粘度和提高全方位焊接性的元素，與氮反應(yīng)形成氮化物AlN，從而抑制焊接金屬內(nèi)的自由氮的活動(dòng)，并提高低溫下的沖擊韌性。但當(dāng)Al含量低于0.08％時(shí)，得不到期望效果；當(dāng)Al含量超過0.3％時(shí)，在焊接金屬內(nèi)部形成大量Al化合物，降低焊接金屬的延展性和沖擊韌性。因此，本發(fā)明優(yōu)選控制Al的含量為0.08～0.3％。
Ni作為奧氏體組織的形成元素，降低焊接金屬的斷口過渡溫度。但當(dāng)Ni含量低于0.7％時(shí)，得不到期望效果當(dāng)Ni含量超過2.0％時(shí)，維持必要的強(qiáng)度，但降低低溫沖擊韌性。因此，本發(fā)明優(yōu)選控制Ni含量為0.7～2.0％。
F是提高電弧集中性，增大焊接時(shí)熔化，通過廣泛形成重結(jié)晶化領(lǐng)域，促進(jìn)焊接組織的微細(xì)化，改善低溫沖擊韌性的元素，而且促進(jìn)脫氫作用，進(jìn)一步提高低溫沖擊韌性。但當(dāng)F含量低于0.15％時(shí)，得不到期待效果當(dāng)F含量超過0.35％時(shí)，不僅增加焊接時(shí)濺射和煙霧的產(chǎn)生，而且夾渣流動(dòng)性顯著劣化，焊接焊道外觀不好。所以，本發(fā)明優(yōu)選控制F含量為0.15～0.35％。
另外，本發(fā)明中F可以由NaF，K2SiF6，Na3AlF6，CaF2等堿金屬或堿土金屬的氟化物提供。
而且，本發(fā)明的焊條含有氧化物。
鈦氧化物是含二氧化鈦系焊劑的焊條中夾渣和電弧穩(wěn)定劑的主要成分，對(duì)夾渣包皮性、剝離性、焊道形狀等的焊接作業(yè)性有很大影響。
本發(fā)明優(yōu)選控制TiO2為基準(zhǔn)的鈦氧化物的含量為5.5～7.5％。這是因?yàn)?，?dāng)TiO2含量低于5.5％時(shí)，夾渣的包皮性不良，得不到良好的焊道外觀，全位置焊接困難；當(dāng)TiO2含量超過7.5％時(shí)，夾渣生成量多，粘性增大，引起焊接金屬內(nèi)部中的夾渣混入，增加焊接金屬的氧含量，降低低溫韌性。另外，本發(fā)明中上述鈦氧化物由天然金紅石、還原性鈦鐵礦等提供。
本發(fā)明的焊條含有作為夾渣形成劑的SiO2，Al2O3和ZrO2等非鈦氧化物，優(yōu)選是控制這些氧化物中的一種或兩種以上的成分其合計(jì)含量低于0.25％。這是因?yàn)椋?dāng)上述成分的合計(jì)含量低于0.25％時(shí)，夾渣粘性提高，得到良好的焊道外觀而當(dāng)上述成分的合計(jì)含量超過0.25％時(shí)，焊道粗糙。
此外，本發(fā)明中控制上述鈦氧化物和非鈦氧化物的總量低于8.0％，因?yàn)槌^8.0％時(shí)，濺射顯著增大，從而焊接作業(yè)的效率顯著下降。
另外，本發(fā)明中CaF2作為堿土金屬氟化物，用于脫氧劑和脫氫劑。含這些成分時(shí)，為確保更優(yōu)良的濺射性，提高焊接效率，優(yōu)選控制其含量低于0.2％。而且，本發(fā)明中可含有微量Na，K，Li等電弧穩(wěn)定劑。
具體實(shí)施例方式

*上述表中其余部分是鐵和不可避免的雜質(zhì)。


實(shí)施上述焊接后，為了評(píng)價(jià)焊接金屬的低溫韌性，采用以ASTMA370為基準(zhǔn)的查拜式?jīng)_擊試驗(yàn)，該試驗(yàn)結(jié)果如下面表3。
并且，肉眼觀察評(píng)價(jià)上述焊接中的焊接作業(yè)性，電弧性、濺射性和焊道外觀，其結(jié)果如下面表3。在這里用◎表示其評(píng)價(jià)結(jié)果的良好，○表示普通，△表示不良。
如下面表3所示，為焊接金屬中氧和氮含量降低和焊接作業(yè)性提高而提出的本發(fā)明實(shí)施例(1～10)，都表示良好的低溫沖擊韌性和焊接作業(yè)性。
特別是，含有指定量CaF2的本發(fā)明實(shí)施例(2～3，5，8～9)與其他實(shí)施例比較，具有更優(yōu)良的濺射性。


與此相反，鈦氧化物的含量不在本發(fā)明范圍的比較例1，其沖擊韌性值雖良好，但焊接作業(yè)性差。而且，Mg含量過少的比較例2，其沖擊韌性不良。相反，Mg含量過多的比較例8的沖擊韌性雖良好，焊接作業(yè)性不好。
進(jìn)而，Al，Mn，Ni，Si的含量分別不在本發(fā)明范圍的比較例(3～6，11)，都在-60，-80℃溫度下，其沖擊韌性值不充分。
C含量過少的比較例7和B含量不在本發(fā)明范圍的比較例10，其沖擊韌性值在-40℃溫度范圍也不好。
因此，上述本發(fā)明通過減少焊接金屬中氧和氮含量，得到低溫韌性優(yōu)良的焊接金屬，而且提供良好焊接作業(yè)性的可全位置焊接的含有焊劑的焊條。
權(quán)利要求
1.二氧化碳?xì)怏w電弧焊接用含有二氧化鈦系焊劑的焊條，其特征在于，相對(duì)于焊條，各組分的含量重量％為，C0.03～0.07％，Mn1.6～2.0％，Si0.35～0.7％，Mg0.5～1.1％，B0.005～0.02％，Al0.08～0.3％，Ni0.7～2.0％，F(xiàn)0.15～0.35％，鈦氧化物5.5～7.5％，SiO2、Al2O3和ZrO2組成的非鈦氧化物中選擇一種或兩種以上成分合計(jì)含量為低于0.25％，其余為鐵以及其它的不可避免的雜質(zhì)組分，并且控制上述鈦氧化物和非鈦氧化物的總量低于8.0％。
2.權(quán)利要求1所述的二氧化碳?xì)怏w保護(hù)的電弧焊接用含有二氧化鈦系焊劑的焊條，其特征在于還含有0.2％以下的CaF2。
全文摘要
提供二氧化碳焊接用含有二氧化鈦系焊劑的焊條。本發(fā)明的焊條,其特征在于相對(duì)于焊條,各組分的含量重量%為,C:0.03～0.07%,Mn:1.6～2.0%,Si:0.35～0.7%,Mg:0.5～1.1%,B:0.005～0.02%,Al:0.08～0.3%,Ni:0.7～2.0%,F:0.15～0.35%,鈦氧化物:5.5～7.5%,SiO
文檔編號(hào)B23K35/22GK1334173SQ0112346
公開日2002年2月6日 申請(qǐng)日期2001年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月25日
發(fā)明者金龍德 申請(qǐng)人:現(xiàn)代綜合金屬株式會(huì)社