專利名稱：高強(qiáng)鋼高韌性氣體保護(hù)焊絲的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬材料焊接用的氣體保護(hù)焊絲，適用于焊接高
強(qiáng)度高韌性鋼種。該焊絲采用C02或混合氣體80^Ar+20^C02保護(hù) 焊接時(shí)，焊縫金屬抗拉強(qiáng)度為780 850MPa， -2(TC沖擊功AkV>70J， 適合于780 850MPa級(jí)低合金高強(qiáng)鋼的氣體保護(hù)電弧焊，具有良好的 工藝性能。
背景技術(shù)：
用于高層建筑、石油管線、壓力容器、煤礦機(jī)械、跨海大橋、 軍工軍艦等構(gòu)件的鋼種具有高強(qiáng)度、高韌性，強(qiáng)度級(jí)別達(dá)到780 850MPa的特點(diǎn)。因而對(duì)焊接接頭的性能也提出了更高的要求，焊接 接頭必須具備有與母材相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度達(dá)到780 850MPa，同時(shí)滿足韌性 要求。
發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?5103056.6介紹了 "一種高強(qiáng)度高韌性焊絲"， 此種焊絲熔敷金屬抗拉強(qiáng)度750 850Mpa，具有很好的低溫沖擊韌 性，不足之處在于合金含量高，焊絲制造過(guò)程拉拔困難、效率低，焊 后需要熱處理，不利于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)和推廣應(yīng)用。
發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?1133651.乂介紹了"低合金高強(qiáng)鋼用高韌性氣體 保護(hù)焊絲"通過(guò)添加適量的Ni、 Cr、 Ti、 B等元素使得焊縫金屬抗拉 強(qiáng)度為700 800MPa，適合于700MPa級(jí)低合金高強(qiáng)鋼的氣體保護(hù)電 弧焊，不適合于800MPa級(jí)低合金高強(qiáng)鋼的氣體保護(hù)電弧焊。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供焊接工藝性能穩(wěn)定，低飛濺、焊縫金屬與
高強(qiáng)鋼780 850MPa相匹配的可應(yīng)用于相應(yīng)強(qiáng)度級(jí)別大型、重要結(jié)構(gòu) 的氣體保護(hù)焊絲。
基于上述目的，本發(fā)明提供了一種適合于低合金高強(qiáng)鋼用的高韌 性氣體保護(hù)焊絲，其特征在于組成該焊絲的化學(xué)成分(按重量％)為 C0.05 0.13、 Mn 1.4 1.9、 Si 0.4 0.8、 Cr 0.4 0.8、 Ni 1.5 1.8、 Mo0.3 0.8、 Ti0.06 0.25、 Cu0 0.60、 S《0.025、 P《0.025，余量 為Fe及不可避免的雜質(zhì)元素。
現(xiàn)將本發(fā)明成分設(shè)計(jì)依據(jù)敘述如下
對(duì)于抗拉強(qiáng)度780 850MPa的低合金高強(qiáng)鋼，若使焊縫金屬抗拉 強(qiáng)度達(dá)到780 850MPa，同時(shí)又具有良好的低溫沖擊韌性，關(guān)鍵在于 在焊縫中加入合適的合金元素，促使在焊縫金屬中產(chǎn)生大量的高密度 位錯(cuò)的細(xì)針狀鐵素體。
C、 Mn、 Si、 Cr、 Ni、 Mo、 Cu等元素可以提高焊縫金屬的淬透性，
抑制先共析鐵素體的形成，促進(jìn)針狀鐵素體形成。上述合金系在一定 的比例范圍內(nèi)，可以降低針狀鐵素體的轉(zhuǎn)變溫度，使得在較低溫度下 轉(zhuǎn)變的針狀鐵素體具有較高的位錯(cuò)密度，從而使焊縫金屬抗拉強(qiáng)度在 達(dá)到780 850MPa的同時(shí)，具有良好的低溫沖擊性能。
在焊縫中合金元素Mn、 Cr以固溶為主，使焊縫具有強(qiáng)韌的基體。 過(guò)高的Mn含量易造成偏析，在偏析區(qū)形成M—A組元，降低熔敷金屬韌性，本發(fā)明控制Mn在1.4 1.9X范圍內(nèi)。
焊縫中Ni元素與Mn元素對(duì)沖擊韌性的影響交互作用，兩種元素 較佳匹配時(shí)焊縫金屬具有優(yōu)異的強(qiáng)韌性匹配，本發(fā)明焊絲Ni含量 1.5 1.8%， Ni含量過(guò)高，焊絲的制造成本增加。
Ti在焊絲中具有脫氧作用，殘余的Ti在焊縫中形成的氮化物，可 作為針狀鐵素體的形核質(zhì)點(diǎn)，從而細(xì)化晶粒。
當(dāng)焊縫中Mn/Si"3時(shí)，焯縫具有良好的脫氧效果，考慮到氣體保 護(hù)焊接時(shí)的過(guò)渡系數(shù)，因而確定Si加入量為0.4 0.8X。
Cr強(qiáng)化鐵素體的效果顯著，但是過(guò)高的Cr會(huì)導(dǎo)致焊縫金屬冷裂 敏感性增加，因而Cr含量為0.4 0.8X。
當(dāng)Cu含量小于0.5X時(shí)，以固溶硬化方式起強(qiáng)化作用，并降低針 狀鐵素體轉(zhuǎn)變溫度，利于獲得高密度位錯(cuò)的針狀鐵素體，當(dāng)Cu含量 大于0.5%時(shí)，以析出硬化方式起強(qiáng)化作用，考慮到有的企業(yè)焊絲生 產(chǎn)工藝中的鍍銅工序，確定焊絲中01含量為0 0.60%。
S、 P元素對(duì)焊縫金屬低溫韌性有危害作用，應(yīng)盡量降低，因而 焊絲中控制S《0.025X、 P《0.025%。
總之，本發(fā)明通過(guò)在焊絲中添加Ti擴(kuò)大針狀鐵素體的轉(zhuǎn)變區(qū)域、 獲得穩(wěn)定的針狀鐵素體并取得微合金化效果；Si、 Mn聯(lián)合脫氧，使 得焊縫金屬獲得合適的氧含量；加入Cu獲得高密度位錯(cuò)的細(xì)針狀鐵 素體；加入Cr強(qiáng)化鐵素體；降低P、 S及其它雜質(zhì)的含量。從而使焊 縫金屬獲得合適的合金體系，具有優(yōu)異的強(qiáng)韌性匹配。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1. 本發(fā)明焊絲焊接工藝性能穩(wěn)定，焊接電弧穩(wěn)定、低飛濺、無(wú)氣 孔夾雜、成形美觀、可實(shí)現(xiàn)全位置焊接；
2. 本發(fā)明焊絲質(zhì)量穩(wěn)定，焊絲采用C02氣體或混合氣體80%Ar+20 %032保護(hù)焊接時(shí)，焊縫金屬抗拉強(qiáng)度為780 850MPa， -20。C沖擊功 AkV>70J，滿足煤礦機(jī)械、高層建筑、石油管線、壓力容器、跨海大 橋、軍工軍艦等大型、重要結(jié)構(gòu)的低合金高強(qiáng)鋼的焊接。 具體實(shí)施例
下面用實(shí)施例對(duì)本發(fā)明焊絲作進(jìn)一步詳述
實(shí)施例1:采用鐵水脫硫一轉(zhuǎn)爐冶煉一LF爐精煉一160mn^方坯 鑄機(jī)全保護(hù)澆注。煉鋼選用低硫鐵水，鐵水硫含量較高時(shí)進(jìn)行鐵水脫 硫扒渣，冶煉按技術(shù)操作規(guī)程及有關(guān)操作要點(diǎn)進(jìn)行煉鋼工序操作，組 織生產(chǎn)時(shí)盡量安排頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐吹煉，并保證頂?shù)讖?fù)吹效果，嚴(yán)格控 制煉鋼終點(diǎn)成分、出鋼溫度、下渣量等參數(shù)。將160mi^方坯熱軋成 05.5mm盤條，經(jīng)過(guò)去除表面氧化皮、拔絲、鍍銅處理，制成01.6mra 焊絲，焊絲的化學(xué)成分(按重量％): CO. 05、固.40、 Si0.50、 CrO. 5、 Nil. 55、 Mo 0.4、 Ti0. 09、 Cu0. 30、 SO. 003、 P0. 014，余量為鐵及不 可避免的雜質(zhì)。
本發(fā)明焊絲在C02氣體保護(hù)下進(jìn)行熔敷金屬焊接，規(guī)范為焊接 電流330 360A，焊接電壓28 30V，焊接速度5.6mm/s，控制層間 溫度《15(TC。焊接板厚20mm，坡口角度45 帶12mm墊板，根部 間隙為14mm。熔敷金屬的力學(xué)性能os=685Mpa， o b=790MPa， S 5=24%， -20。C沖擊功AkV=90J。實(shí)施例2:制作方法與實(shí)施例l相同，制成01.6mm焊絲，焊絲的 化學(xué)成分(按重量％): CO. 09、Mnl.70、Si0.60、Cr0. 45、Nil. 6、Mo 0. 75、 TiO. 13、 Cu0.40、 SO. 006、 PO. 018，余量為鐵及不可避免的雜質(zhì)。
本發(fā)明焊絲在采用C02保護(hù)下進(jìn)行熔敷金屬焊接，規(guī)范為焊接電 流300 330A，焊接電壓28 30V，焊接速度5.0mm/s，控制層間溫 度《15(TC。焊接板厚20mm，坡口角度45 帶14mm墊板，根部間 隙為12mm。熔敷金屬的力學(xué)性能os=690Mpa, o b=820Mpa， S 5=20%， -20。C沖擊功A^95J。
實(shí)施例3:制作方法與實(shí)施例l相同，制成01.6mm焊絲，焊絲的 化學(xué)成分(按重量％): C0. 12、 Mnl.90、 Si0.70、 Cr0. 7、 Nil. 8、 Mo 0. 80、 Ti0. 18、 Cu0.60、 SO. 002、 P0. 014，余量為鐵及不可避免的雜質(zhì)。
本發(fā)明焊絲在采用混合氣體，80 %Ar+20 % C02保護(hù)下進(jìn)行熔敷金 屬焊接，規(guī)范為焊接電流300 330A，焊接電壓28 30V，焊接速 度5.5mm/s，控制層間溫度《150'C。焊接板厚20mm,坡口角度459， 帶14謹(jǐn)墊板，根部間隙為12mm。熔敷金屬的力學(xué)性能o s=700Mpa， 。b二850Mpa， S5=19%， -20。C沖擊功Akv=95J。
在焊接過(guò)程中，焊接試板無(wú)需預(yù)熱，焊接電弧穩(wěn)定、無(wú)氣孔、脫 渣性能良好、低飛濺、焊縫成形美觀，全位置焊接適應(yīng)性強(qiáng)。
上述應(yīng)用實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明焊絲在采用C02氣體或者混合氣體80% Ar+20XC02保護(hù)下，適用于780 850MPa級(jí)低合金高強(qiáng)鋼的煤礦機(jī) 械、工程機(jī)械、鐵路橋梁、海洋設(shè)施、高壓容器、油氣輸送管線等大 型重要結(jié)構(gòu)的氣體保護(hù)焊接，并具有低成本、韌性好的特點(diǎn)。
權(quán)利要求
1. 一種高強(qiáng)鋼高韌性氣體保護(hù)焊絲，其特征是焊絲的化學(xué)成分(按重量％)含有C0.05～0.13、Mn 1.4～1.9、Si 0.4～0.8、Cr 0.4～0.8、Ni 1.5～1.8、Mo 0.3～0.8、Ti 0.06～0.25、Cu 0～0.60、S≤0.025、P≤0.025，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)元素。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)鋼高韌性氣體保護(hù)焊絲，其解決780～850MPa級(jí)低合金高強(qiáng)鋼焊接材料缺乏匹配性，尤其是韌性較差和原材料成本較貴的問(wèn)題，其技術(shù)措施其化學(xué)成分(按重量％)含有C0.05～0.13、Mn 1.4～1.9、Si 0.4～0.8、Cr 0.4～0.8、Ni 1.5～1.8、Mo 0.3～0.8、Ti 0.06～0.25、Cu 0～0.60、S≤0.025、P≤0.025，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)元素。該焊絲采用氣體保護(hù)焊接時(shí)，焊縫金屬抗拉強(qiáng)度為780～850MPa，-20℃沖擊功A_kV≥70J，適合于780～850MPa級(jí)低合金高強(qiáng)鋼的氣體保護(hù)電弧焊。
文檔編號(hào)B23K35/30GK101439446SQ20071017776
公開(kāi)日2009年5月27日 申請(qǐng)日期2007年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月21日
發(fā)明者張永強(qiáng), 張飛虎, 董現(xiàn)春, 利 邱, 郭占山, 濤 陳, 陳延清, 鞠建斌 申請(qǐng)人:首鋼總公司