專利名稱：焊接鉻鉬鋼用金屬粉芯型藥芯焊絲及其制備與應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及金屬焊接用焊接材料，具體指一種富氬(80%Ar+20%C02)氣體保護焊接鉻鑰鋼(如I. 25Cr O. 5Mo鋼)用金屬粉芯型藥芯焊絲及其制備。
背景技術：
藥芯焊絲是一種高效焊接材料，具有焊接效率高，縮短焊接周期、焊接工藝性能好、焊縫成型美觀、成分易于調(diào)整、焊接變形小等諸多優(yōu)點，因此在船舶、橋梁等鋼結構焊接中得到廣泛應用。但在耐熱鋼領域，常用的鈦型藥芯焊絲還存在沖擊韌性、抗裂性較差的難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題是解決焊接鉻鑰鋼(如I. 25CrO. 5Mo鋼)常用的鈦型藥芯焊絲還存在沖擊韌性、抗裂性較差的難題。本發(fā)明提供的氣體保護用焊接鉻鑰鋼(如I. 25CrO. 5Mo鋼)金屬粉芯型藥芯焊絲，它具有電弧穩(wěn)定性好，同時沖擊韌性好、抗裂性能優(yōu)良、擴散氫達到超低氫水平、焊接工藝好，適用于I. 25CrO. 5Mo鋼平焊、平角焊位置的焊接。本發(fā)明提供的焊接鉻鑰鋼用金屬粉芯型藥芯焊絲，包括碳鋼外皮及填充在碳鋼外皮內(nèi)的藥粉，所述藥粉含有以下成分及其占所述藥芯焊絲總重量的百分比為
TiO2O. 02^1% ；
Al2O3O. 02^1. 2% ；
SiO. 6 O. 9% ；
MnO. 5 I. 8% ；
CrO. 90 2· 4 % ；
NaF或CaF2 —種或其任意比混合物O. 3^1% ；
Mg或Al —種或其任意比混合物 O. 02^0. 5% ；
MoO. 5^2. 5% ；
優(yōu)選地，所述藥粉還含Ni，其重量小于所述藥芯焊絲總重量的O. 36%。優(yōu)選地,所述藥粉的重量為所述藥芯焊絲總重量的14 20%，所述藥粉中的余量成分為Fe。優(yōu)選地，所述碳鋼外皮為低碳鋼。優(yōu)選地，所述低碳鋼含有的成分及其占低碳鋼的重量百分比為Mn O. 15^0. 4%，Si ( O. 025%, C 彡 O. 035%, S 彡 O. 017，P 彡 O. 014%, N 彡 O. 006%。本發(fā)明還提供制備上述的焊接鉻鑰鋼用金屬粉芯型藥芯焊絲的方法，步驟如下O按照藥粉各成分的量，計算所需原料的量；
2)按照所需量取原料金紅石、Al2O3、NaF或CaF2中的一種或其任意混合物，鎂粉或鋁粉一種或其任意比混合物、硅鐵、錳鐵或電解錳中的一種或其任意比混合物、金屬鉻或鉻鐵中的一種或其任意比混合物以及鑰鐵或鑰粉中的一種或其任意比混合物；3)以對接O型或搭接O型的封口方式，將步驟2)混合的原料封在碳鋼外皮內(nèi)。優(yōu)選地，步驟2)的原料還包括鎳粉，其重量小于所述藥芯焊絲總重量的O. 36%。優(yōu)選地，步驟2)的原料還包括鐵粉，其中，所述藥粉的重量為所述藥芯焊絲總重量的14 20%，所述藥粉中的余量成分為鐵粉。本發(fā)明還提供應用上述的焊接鉻鑰鋼用金屬粉芯型藥芯焊絲焊接的方法，焊接時，采用80% Ar和20% CO2的富氬氣體保護。
優(yōu)選地，上述方法在焊接時，采用80% Ar和20% CO2的富氬氣體保護，焊前預熱至150°C，焊接后對工件進行620± 15°C熱處理。本發(fā)明的有益效果是
I、采用金屬粉芯型渣系，配合富氬(80%Ar+20%C02)氣體保護，主要適用于平焊和平角焊。焊縫表面產(chǎn)生很少渣量，多層焊接無需清渣，熔敷效率高，熔敷效率大于90%，且由于穩(wěn)弧物質的加入，使得焊接時飛濺小，煙塵小，焊縫成型好，從而提高了生產(chǎn)時的焊接效率。2.焊絲具有良好的焊接工藝適應性、通過合金成分的調(diào)整，熔敷金屬力學性能穩(wěn)定，擴散氫達到超低氫水平，抗冷裂性能較好。3、加入強脫氧劑Mg、Al 一種或其任意比混合物，提高了焊縫的常溫沖擊韌性，有利于焊縫氣體的排出和焊縫成型，焊縫具有良好的沖擊韌性，常溫沖擊大于100J。4、嚴格控制S、P含量，減少了焊縫裂紋的傾向。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明，以使本領域的技術人員可以更好的理解本發(fā)明并能予以實施，但所舉實施例不作為對本發(fā)明的限定。本發(fā)明的焊接鉻鑰鋼用金屬粉芯型藥芯焊絲，包括碳鋼外皮及填充在碳鋼外皮內(nèi)的藥粉，其中，藥粉含有以下成分及其占焊絲(藥粉+碳鋼外皮)總重量的百分比如下=TiO2O. 02 1% ；A1203 O. 02 I. 2% ；Si O. 6 O. 9% ； Mn O. 5 I. 8% ；Cr O. 90 2· 4 % ； NaF 或 CaF2 一種或其任意比混合物O. 3 1% ；Mg或Al 一種或其任意比混合物O. 02 O. 5% ；Mo O. 5 2. 5% ；Ni 0 0. 36%ο所述藥粉的重量為焊絲總重量的14 20%，余量為Fe。所述碳鋼外皮為低碳鋼，低碳鋼中含有的成分及其占低碳鋼的重量百分比為Mn
O.15 O. 4%, Si ( O. 025%, C 彡 O. 035%, S 彡 O. 017，P 彡 O. 014%, N 彡 O. 006%。本發(fā)明的藥芯焊絲采用對接O型或搭接O型的封口方式，將藥粉封在碳鋼外皮內(nèi)。本發(fā)明設計思路如下
采用金屬粉芯型渣系，焊接時配合富氬(80%Ar+20%C02)氣體進行保護，使該焊絲焊接時呈細熔滴射流過渡，熔渣覆蓋率低，熔敷效率高且無未熔合的敏感性，主要適用于平焊和平角焊。采用Mn - Mg - Al - Si聯(lián)合脫氧的方式，盡量減少焊縫中的氧含量。在造渣組分中，加入穩(wěn)弧物質，以滿足焊接操作工藝性能要求。加入大量鐵粉，提高其熔敷效率。常溫沖擊韌性>100J。采用該渣系，焊縫金屬力學性能穩(wěn)定、抗裂性好，生產(chǎn)過程中采取相應措施，進一步控制擴散氫含量。TiO2、Al2O3、NaF或CaF2為藥芯粉料中礦物成分
TiO2 :調(diào)節(jié)熔渣熔點和粘度，改善電弧穩(wěn)定性和焊縫成型，加入量少于O. 02%時不能體現(xiàn)上述特征，在金屬粉芯型藥芯焊絲中加入的造渣劑較少，因此，加入量控制為O. 02 1%。Al2O3 :調(diào)節(jié)熔渣熔點改善焊縫成型，加入量少于O. 02%時不能體現(xiàn)上述特征，在金屬粉芯型藥芯焊絲中加入的造渣劑較少，因此，加入量控制為O. 02^1. 2%。NaF或CaF2的一種或兩種NaF、CaF2,去氫劑，降低焊縫擴散氫含量。加入量太少時電弧穩(wěn)定性不好，去氫能力不足，焊縫易產(chǎn)生氣孔壓坑；加入量太多時焊接飛濺和煙塵增大。因此，NaF或CaF2的一種或兩種加入量控制為O. 3 1%。Si、Mg或Al、Mn、Cr、Ni、Mo、Fe，分別占焊絲總重量為
SiO. 6 O. 9% ；
MnO. 5 I. 8% ；
CrO. 90 2· 4 % ；
Ni(TO. 36% ； Mg或Al —種或其任意比混合物 O. 02^0. 5% ；
MoO. 5^2. 5% ；
Fe余量。Si是重要脫氧劑，焊絲中含有一定量的Si能降低焊縫金屬的氧含量，提高低溫沖擊韌性，調(diào)節(jié)鐵水的流動性，加入量少于O. 6%時不能體現(xiàn)上述特征，大于O. 9%時鐵水變粘，焊縫強度過高，沖擊韌性降低。因此限定在O. 6^0. 9%。Mg或Al是強脫氧劑，提高沖擊韌性，加入量少于O. 02%時提高低溫沖擊韌性能力及脫氧能力不足，大于O. 5%時由于脫氧產(chǎn)物含有鎂或鋁氧化物使熔渣的熔點上升凝固速度加快不利于焊縫氣體的排除和焊縫成型。因此限定在O. 02、. 5%。Mn是主要脫氧劑，降低焊縫金屬的含氧量，增加焊縫金屬強度和抗裂性，提高低溫沖擊韌性，調(diào)節(jié)鐵水流動性，加入量少于O. 5%時，體現(xiàn)上述特性不足，大于I. 8%時焊縫強度過高，低溫沖擊韌性降低。因此限定在O. 5^1. 8%。Cr有提高強度和淬透性的作用，提高焊縫耐腐蝕和高溫強度的能力，但降低焊縫金屬低溫沖擊韌性，限定Cr含量的加入范圍為O. 9(Γ2. 4%。Ni是焊縫金屬中重要的合金元素，能提高焊縫金屬的低溫韌性，降低韌脆轉變溫度，但鎳含量過高則會增大熱裂敏感性。按照合金要求，加入范圍為(Γ0. 36%。Mo是提高熱強性的最重要的合金元素之一，耐熱鋼中一般都含有Mo ,Mo溶于鐵素體，能顯著提高鐵素體的再結晶溫度，從而提高蠕變強度。同時，能以細小的碳化物的形式產(chǎn)生彌散強化作用。加入量少于O. 5%時，體現(xiàn)上述特性不足，大于2. 5%時焊縫強度過高，低溫沖擊韌性降低。因此限定在O. 5^2. 5%。Fe即鐵粉，能改善電弧狀態(tài)，調(diào)節(jié)鐵水熔點和粘度，余量加入。焊絲藥芯和碳鋼外皮中的S、P、N等雜質元素有增加焊縫的裂紋，降低焊縫低溫沖擊韌性傾向，必需進行嚴格的控制。藥芯及碳鋼外皮中S、P等雜質元素在滿足材料標準的情況下，盡可能控制到最低。通過以下具體例對本發(fā)明做進一步的詳細描述，但是本發(fā)明并不局限于這些實施例。一、金屬粉芯型藥芯焊絲的制備
藥芯焊絲的鋼制外皮采用低碳鋼鋼帶，其化學成分見表I.表I鋼帶的化學成分
權利要求
1.一種焊接鉻鑰鋼用金屬粉芯型藥芯焊絲，包括碳鋼外皮及填充在碳鋼外皮內(nèi)的藥粉，其特征在于，所述藥粉含有以下成分及其占所述藥芯焊絲總重量的百分比為 TiO2O. 02^1% ； Al2O3O. 02^1. 2% ； SiO. 6 O. 9% ； MnO. 5 I. 8% ； CrO. 90 2· 4 % ； NaF或CaF2 —種或其任意比混合物O. 3^1% ； Mg或Al —種或其任意比混合物 O. 02^0. 5% ； MoO. 5^2. 5%。
2.根據(jù)權利要求I所述的焊接鉻鑰鋼用金屬粉芯型藥芯焊絲，其特征在于，所述藥粉還含Ni，其重量小于所述藥芯焊絲總重量的O. 36%。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的焊接鉻鑰鋼用金屬粉芯型藥芯焊絲，其特征在于，所述藥粉的重量為所述藥芯焊絲總重量的14 20%，所述藥粉中的余量成分為Fe。
4.根據(jù)權利要求I所述的焊接鉻鑰鋼用金屬粉芯型藥芯焊絲，其特征在于，所述碳鋼外皮為低碳鋼。
5.根據(jù)權利要求4所述的焊接鉻鑰鋼用金屬粉芯型藥芯焊絲，其特征在于，所述低碳鋼含有的成分及其占低碳鋼的重量百分比為=Mn O. 15 O. 4%，Si ( O. 025%, C彡O. 035%,S 彡 O. 017，P 彡 O. 014%, N 彡 O. 006%。
6.制備權利要求I所述的焊接鉻鑰鋼用金屬粉芯型藥芯焊絲的方法，其特征在于，步驟如下 O按照藥粉各成分的量，計算所需原料的量； 2)按照所需量取原料金紅石、Al2O3、NaF或CaF2中的一種或其任意混合物，鎂粉或鋁粉一種或其任意比混合物、硅鐵、錳鐵或電解錳中的一種或其任意比混合物、金屬鉻或鉻鐵中的一種或其任意比混合物以及鑰鐵或鑰粉中的一種或其任意比混合物； 3)以對接O型或搭接O型的封口方式，將步驟2)混合的原料封在碳鋼外皮內(nèi)。
7.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于，步驟2)的原料還包括鎳粉，其重量小于所述藥芯焊絲總重量的O. 36%。
8.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于，步驟2)的原料還包括鐵粉，其中，所述藥粉的重量為所述藥芯焊絲總重量的14 20%，所述藥粉中的余量成分為鐵粉。
9.應用權利要求I飛任一項所述的焊接鉻鑰鋼用金屬粉芯型藥芯焊絲焊接的方法，其特征在于，焊接時，采用80% Ar和20% CO2的富氬氣體保護。
10.根據(jù)權利要求9所述的方法，其特征在于，焊接時，采用80%Ar和20% CO2的富氬氣體保護，焊前預熱至150°C，焊接后對工件進行620±15°C熱處理。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種焊接鉻鉬鋼用金屬粉芯型藥芯焊絲，包括碳鋼外皮及填充在碳鋼外皮內(nèi)的藥粉，組成質量%為低碳鋼外皮80-86，藥芯14-20，其特征在于所述藥粉含有以下成分及其占所述藥芯焊絲總重量的百分比為TiO20.02~1%；Al2O30.02~1.2%；Si0.6~0.9%；Mn0.5~1.8%；Cr0.90~2.4%；NaF或CaF2一種或其任意比混合物0.3~1%；Mg或Al一種或其任意比混合物0.02~0.5%；Mo0.5~2.5%。采用該焊絲焊接時，焊縫表面渣量少，熔敷效率高，飛濺小，煙塵小，焊縫成型好，焊接效率高。焊縫具有良好的沖擊韌性以及抗裂性能。
文檔編號B23K35/30GK102642103SQ20121010816
公開日2012年8月22日 申請日期2012年4月13日 優(yōu)先權日2012年4月13日
發(fā)明者劉玉雙, 張亞平, 李磊, 田海成, 韓海峰 申請人:武漢鐵錨焊接材料股份有限公司