高強(qiáng)度鋼的氣體保護(hù)電弧焊用實(shí)芯焊絲的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種高強(qiáng)度鋼的氣體保護(hù)電弧焊用實(shí)芯焊絲，其在780MPa級(jí)高強(qiáng)度鋼的焊接中能夠得到具有適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和特別是在低溫區(qū)域的良好且穩(wěn)定的韌性的焊縫金屬，同時(shí)焊接作業(yè)性優(yōu)良。上述實(shí)芯焊絲的特征在于，以相對于焊絲總質(zhì)量的質(zhì)量%計(jì)含有C：0.02～0.10%、Si：0.20～0.55%、Mn：1.50～1.95%、Cu：0.15～0.45%、Ni：2.7～3.2%、Cr：0.35～0.65%、Mo：0.15～0.40%、Ti：0.02～0.10%，其中，用下式（1）表示的Pts為0.73～0.95。Pts＝[C]＋[Si]/7＋[Mn]/5＋[Cu]/7＋[Ni]/20＋[Cr]/8＋[Mo]/2＋[Ti]/5 式（1）。
【專利說明】高強(qiáng)度鋼的氣體保護(hù)電弧焊用實(shí)芯焊絲

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及780MPa級(jí)高強(qiáng)度鋼的氣體保護(hù)電弧焊用實(shí)芯焊絲，特別是涉及焊縫 金屬的在低溫區(qū)域的韌性優(yōu)良的高強(qiáng)度鋼的氣體保護(hù)電弧焊用實(shí)芯焊絲。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，伴隨著大廈、橋梁、海洋結(jié)構(gòu)物等鋼結(jié)構(gòu)物的大型化及輕量化的要求的增 力口，使用的鋼板的高強(qiáng)度化得以發(fā)展，最近一般使用抗拉強(qiáng)度為780MPa級(jí)的高強(qiáng)度鋼。
[0003] 在使用這些抗拉強(qiáng)度為780MPa級(jí)的高強(qiáng)度鋼制造結(jié)構(gòu)物時(shí)，多使用氫含量低、耐 裂紋性優(yōu)良、并且適合高效率化的氣體保護(hù)電弧焊方法。
[0004] 以往，高強(qiáng)度鋼的氣體保護(hù)電弧焊用實(shí)芯焊絲例如如專利文獻(xiàn)1所公開的那樣， 使用適量添加了 Ni、Cr、Mo等的高強(qiáng)度鋼用鋼焊絲。然而，專利文獻(xiàn)1所記載的焊絲為TIG 焊接用，在用于消耗電極式的MG焊接時(shí)，得不到抗拉強(qiáng)度及低溫下優(yōu)良的韌性。
[0005] 此外，專利文獻(xiàn)2中公開了下述的技術(shù)：除了 Ni、Cr、Mo等成分以外，通過將Al及 Ti的酸可溶性成分和酸不溶性成分的含量及其比例進(jìn)行特別限定，謀求焊縫金屬的顯微組 織的微細(xì)化，改善韌性。然而，在專利文獻(xiàn)2所述的技術(shù)中也得不到低溫下優(yōu)良的韌性。
[0006] 另外，專利文獻(xiàn)3中公開了下述的技術(shù)：作為490?780MPa級(jí)高強(qiáng)度鋼的氣體保 護(hù)電弧焊用焊絲，即使在高電流、高線能量及高焊道間溫度的焊接條件下，也能夠穩(wěn)定地確 保韌性及強(qiáng)度優(yōu)良的焊縫金屬。然而，專利文獻(xiàn)3所述的焊絲不能確保應(yīng)用于抗拉強(qiáng)度為 780MPa級(jí)的鋼板時(shí)的低溫下的韌性。
[0007] 另一方面，專利文獻(xiàn)4中公開了能夠得到抗拉強(qiáng)度為1200MPa以上的焊縫金屬的 高強(qiáng)度鋼板的氣體保護(hù)電弧焊用焊絲。然而，專利文獻(xiàn)4中所述的焊絲的碳當(dāng)量（Ceq)高， 焊縫金屬的抗拉強(qiáng)度過高，從而有不能確保低溫下的韌性的問題。
[0008] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0009] 專利文獻(xiàn)
[0010] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開昭57-159293號(hào)公報(bào)
[0011] 專利文獻(xiàn)2 :日本特公昭60-57953號(hào)公報(bào)
[0012] 專利文獻(xiàn)3 :日本特開2007-253163號(hào)公報(bào)
[0013] 專利文獻(xiàn)4 :日本特開2006-110581號(hào)公報(bào)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 發(fā)明所要解決的課題
[0015] 因此，本發(fā)明是為解決上述問題而完成的，其目的在于提供一種高強(qiáng)度鋼的氣體 保護(hù)電弧焊用實(shí)芯焊絲，其在780MPa級(jí)高強(qiáng)度鋼的焊接中能夠得到具有適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和特 別是在低溫區(qū)域的良好且穩(wěn)定的韌性的焊縫金屬，同時(shí)焊接作業(yè)性優(yōu)良。
[0016] 用于解決課題的手段
[0017] 本發(fā)明的要旨是一種高強(qiáng)度鋼的氣體保護(hù)電弧焊用實(shí)芯焊絲，其特征在于，以相 對于焊絲總質(zhì)量的質(zhì)量％計(jì)含有：c :0. 02?0. 10%、Si :0. 20?0. 55%、Mn : I. 50?I. 95%、 Cu :0. 15 ?0. 45%、Ni :2. 7 ?3. 2%、Cr :0. 35 ?0. 65%、Mo :0. 15 ?0. 40%、Ti :0. 02 ?0. 10%， 其中，用下式（1)表示的Pts為0. 73?0. 95,并且Al為0. 010%以下、P為0. 020%以下、S 為0. 020%以下、N為0. 007%以下、O為0. 010%以下，剩余部分由Fe及不可避免的雜質(zhì)構(gòu) 成，
[0018] Pts= [C] + [Si]/7+ [Μη]/5+ [Cu]/7+ [Ni]/20+ [Cr]/8+ [Mo]/2+ [Ti]/5 式（I)
[0019] 式中，[C]、[Si]、[Μη]、[Cu]、[Ni]、[Cr]、[Mo]、[Ti]分別表示 C、Si、Μη、Cu、Ni、 Cr、Mo、Ti的以質(zhì)量％計(jì)的含量。
[0020] 此外，根據(jù)上述的高強(qiáng)度鋼的氣體保護(hù)電弧焊用實(shí)芯焊絲，其特征還可以是，在焊 絲表面上相對于每IOkg焊絲具有0. 3?I. Og的供給潤滑油。
[0021] 發(fā)明效果
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的高強(qiáng)度鋼的氣體保護(hù)電弧焊用實(shí)芯焊絲，能夠提供一種高強(qiáng)度鋼的 氣體保護(hù)電弧焊用實(shí)芯焊絲，其在焊接時(shí)電弧穩(wěn)定，可確保780MPa級(jí)的強(qiáng)度，并且能夠得 到在低溫區(qū)域具有穩(wěn)定的高韌性及無缺陷的高品質(zhì)焊縫金屬。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023] 圖1是將板厚為20mm的鋼板加工成坡口角度為20°、焊縫根部間隙為16mm的帶 墊板坡口的示意圖。
[0024] 圖2是在鋼板的厚度方向從厚度的1/2的位置的部分(包含焊縫金屬及熔化的鋼 板的部分）采取試驗(yàn)片的示意圖。
[0025] 符號(hào)說明
[0026] 1鋼板，2墊板，3焊縫，4試驗(yàn)片

【具體實(shí)施方式】
[0027] 本
【發(fā)明者】們?yōu)榻鉀Q上述課題，對在780MPa級(jí)高強(qiáng)度鋼的氣體保護(hù)電弧焊中焊接 作業(yè)性良好且能夠形成具有適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度而且即使在一 60°C的低溫區(qū)域也可得到穩(wěn)定的高 韌性的焊縫金屬的氣體保護(hù)電弧焊用實(shí)芯焊絲的成分組成進(jìn)行了詳細(xì)研究。
[0028] 其結(jié)果是，得知：為了同時(shí)實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和穩(wěn)定地提高低溫韌性，C、Si、Mn、Cu、 Ni、Cr、Mo及Ti的各自量的適宜化是有效的，另外對于焊接作業(yè)性來說，使Si及Mn量適宜 化和在焊絲表面上適量含有供給潤滑劑是有效的。
[0029] 本發(fā)明的高強(qiáng)度鋼的氣體保護(hù)電弧焊用實(shí)芯焊絲是通過各成分組成的各自單獨(dú) 存在以及共存而得到的協(xié)同效果來完成的，以下對各成分組成的添加理由及限定理由進(jìn)行 論述。再有，在下文中，用相對于焊絲的總質(zhì)量的比例即質(zhì)量％表示實(shí)芯焊絲的化學(xué)成分， 將有關(guān)該質(zhì)量％的表述簡單地記為％進(jìn)行說明。
[0030] [C :0· 02 ?0· 10%]
[0031] C是用于通過固溶強(qiáng)化來提高焊縫金屬的強(qiáng)度所必需的元素。可是，如果C低于 0.02%，則得不到此效果。另一方面，如果C超過0.10%，則焊接裂紋敏感性提高。再有，優(yōu)選 規(guī)定為〇. 03?0. 09%。
[0032] [Si :0· 20 ?0· 55%]
[0033] Si是為了焊縫金屬的脫氧而添加的。如果Si低于0.20%，則電弧不穩(wěn)定。而且， 焊縫金屬脫氧不足，韌性下降。另一方面，如果Si超過0. 55%，則不能穩(wěn)定地得到低溫下的 韌性。再有，優(yōu)選規(guī)定為0.25?0.50%。
[0034] [Mn : 1. 50 ?1. 95%]
[0035] Mn與Si同樣是作為主要的脫氧劑而添加的。如果Mn低于1. 50%，則不能充分確 保焊縫金屬的韌性。而且，電弧不穩(wěn)定。另一方面，如果Mn超過1.95%，則不能穩(wěn)定地得到 焊縫金屬的低溫韌性。再有，優(yōu)選規(guī)定為1. 50?1. 90%。
[0036] [Cu :0· 15 ?0· 45%]
[0037] Cu具有析出強(qiáng)化作用，通過降低相變溫度使組織微細(xì)化來穩(wěn)定韌性。如果Cu低 于0. 15%，則不能得到穩(wěn)定的低溫下的韌性。另一方面，如果Cu超過0. 45%，則因產(chǎn)生析出 脆化而使韌性下降。而且，容易發(fā)生高溫裂紋。優(yōu)選規(guī)定為0.20?0.40%。
[0038] 再有，在以防銹為目的對焊絲表面實(shí)施鍍Cu時(shí)，該鍍Cu量也包含在本發(fā)明中的Cu 含量內(nèi)。
[0039] [Ni : 2. 7 ?3. 2%]
[0040] Ni具有通過降低相變溫度使組織微細(xì)化、同時(shí)通過固溶在焊縫金屬中從而在不降 低韌性的情況下提高強(qiáng)度的作用。如果Ni低于2. 7%，則不能充分得到防止韌性下降的效 果。另一方面，如果Ni超過3. 2%，則因晶界脆化而使韌性降低。
[0041] [Cr :0· 35 ?0· 65%]
[0042] Cr具有通過降低相變溫度使組織微細(xì)化來提高韌性的作用。如果Cr低于0. 35%， 則不能充分得到這些效果。另一方面，如果Cr超過0. 65%，則焊縫金屬顯著硬化，韌性下降。
[0043] [Mo :0· 15 ?0· 40%]
[0044] Mo與Ni及Cr同樣，通過降低相變溫度使組織微細(xì)化來提高韌性。如果Mo低于 0. 15%，則不能充分得到這些效果。另一方面，如果Mo超過0. 40%，則不能穩(wěn)定地得到低溫下 的韌性。
[0045] [Ti :0· 02 ?0· 10%]
[0046] Ti起著脫氧劑的作用，降低焊縫金屬中的氧，提高焊縫金屬的韌性。另外，在焊縫 金屬中生成Ti的微細(xì)氧化物，進(jìn)一步提高焊縫金屬的韌性。如果Ti低于0. 02%，則不能穩(wěn) 定地得到低溫下的韌性。另一方面，如果Ti超過0. 10%，則固溶Ti增多，韌性下降。
[0047] [Pts :0· 73 ?0· 95]
[0048] 進(jìn)行將上述C、Si、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo及Ti的含量作為自變數(shù)、將焊縫金屬的強(qiáng)度 及韌性作為因變數(shù)的多元回歸分析，將[C]的系數(shù)作為1，其它成分的以回歸系數(shù)式進(jìn)行表 達(dá)而得到下式的Pts，通過此式將基于焊接用焊絲的成分來算出的焊縫金屬的強(qiáng)度及韌性 的推斷值作為Pts。通過使C、Si、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo及Ti的含量用下式計(jì)算得到的Pts為 0. 73?0. 95,可得到能夠確保強(qiáng)度并且具有良好且穩(wěn)定的低溫下韌性的焊縫金屬。如果 Pts低于0. 73,則焊縫金屬的強(qiáng)度降低。另一方面，如果Pts超過0. 95,則焊縫金屬的強(qiáng)度 過高，不能得到穩(wěn)定的低溫韌性。
[0049] Pts= [C] + [Si]/7+ [Μη]/5+ [Cu]/7+ [Ni]/20+ [Cr]/8+ [Mo]/2+ [Ti]/5 式（I)
[0050] 再有，Al是煉鋼時(shí)必然微量含有的，但會(huì)在焊縫金屬中形成非金屬夾雜物使韌性 降低，因此含量優(yōu)選為較少，限制在0. 010%以下。S及P是雜質(zhì)，使焊縫金屬的韌性降低，因 此優(yōu)選將其含量分別規(guī)定為〇. 020質(zhì)量％以下。
[0051] N是不可避免的雜質(zhì)。要穩(wěn)定地提高焊縫金屬的韌性，必須使焊縫金屬中的固溶N 降低。如果N超過0. 0070%，則焊縫金屬的韌性下降。0在焊縫金屬中與Si或Mn等形成非 金屬夾雜物等而使韌性降低，因此規(guī)定為〇. 010%以下。
[0052] [焊絲表面的供給潤滑油：相對于每IOkg焊絲為0· 3?I. Og]
[0053] 焊絲表面的供給潤滑油并不必須要限定，但尤其在半自動(dòng)焊接時(shí)，通過提高焊絲 的供給性，可使電弧穩(wěn)定，減小飛濺的發(fā)生量，同時(shí)防止焊接缺陷的發(fā)生。如果焊絲表面的 供給潤滑劑相對于每IOkg焊絲低于0. 3g，則焊絲的供給性不良，電弧不穩(wěn)定，飛濺發(fā)生量 增大。而且，容易發(fā)生夾渣缺陷。另一方面，如果焊絲表面的供給潤滑劑相對于每IOkg焊 絲超過I. 〇g，則因焊絲在供給輥部滑動(dòng)而使電弧不穩(wěn)定，飛濺發(fā)生量增大。此外，容易在焊 縫金屬部產(chǎn)生氣孔，因此優(yōu)選相對于每IOkg焊絲規(guī)定為0. 3?I. 0g。
[0054] 供給潤滑油可以是動(dòng)植物油、礦物油或合成油中的任一種。作為動(dòng)植物油，可以采 用棕櫚油、菜籽油、蓖麻子油、豬油、牛油、魚油等，作為礦物油，可以采用機(jī)油、透平油、錠子 油等。作為合成油，可以采用烴系、酯系、聚乙二醇系、多酚系、有機(jī)硅系、氟碳系。此外，可 以使用含有由油脂或酯中的1種以上構(gòu)成的基礎(chǔ)油和選自硫化油脂、硫化酯、硫化脂肪酸、 硫化烯烴中的1種或2種以上的硫系油的油作為潤滑油。
[0055] 再有，將保護(hù)氣體規(guī)定為Ar十CO2，但將CO2的混合量規(guī)定為5?20體積％的范 圍以降低焊縫金屬的氧量。此外，為了耐缺陷性及防止來自大氣的氮的混入，保護(hù)氣體的流 量優(yōu)選為20?35升/分鐘。
[0056] 實(shí)施例
[0057] 以下，通過實(shí)施例對本發(fā)明的效果進(jìn)行具體的說明。
[0058] 制作在具有表1所示的各種化學(xué)成分的焊絲表面上涂布了棕櫚油的焊絲直徑為 I. 2mm的焊絲，將表2所示的板厚為20mm的780MPa級(jí)鋼板如圖1所示加工成坡口角度為 20°、焊縫根部間隙為16mm的帶墊板坡口，按表3所示的焊接條件進(jìn)行多層堆焊。再有，焊 接時(shí)的焊絲供給采用6m長的導(dǎo)管纜線（conduit cable)。
[0059] 表 I
[0060]

【權(quán)利要求】
1. 一種高強(qiáng)度鋼的氣體保護(hù)電弧焊用實(shí)芯焊絲，其特征在于，以相對于焊絲總質(zhì)量的 質(zhì)量 ％ 計(jì)含有：c :0· 02 ?0· 10%、Si :0· 20 ?0· 55%、Mn :1· 50 ?1. 95%、Cu :0· 15 ?0· 45%、 Ni :2· 7 ?3. 2%、Cr :0· 35 ?0· 65%、Mo :0· 15 ?0· 40%、Ti :0· 02 ?0· 10%，其中，用下式（1) 表示的Pts為0. 73?0. 95,并且A1為0. 010%以下、P為0. 020%以下、S為0. 020%以下、 N為0.007%以下、0為0.010%以下，剩余部分由Fe及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成， Pts = [C] + [Si]/7 + [Μη]/5 + [Cu]/7 + [Ni]/20 + [Cr]/8 + [Mo]/2 + [Ti]/5 式（1) 式中，[c]、[Si]、[Μη]、[Cu]、[Ni]、[Cr]、[Mo]、[Ti]分別表示 C、Si、Mn、Cu、Ni、Cr、 Mo、Ti的以質(zhì)量％計(jì)的含量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度鋼的氣體保護(hù)電弧焊用實(shí)芯焊絲，其特征在于，在焊 絲表面上相對于每l〇kg焊絲具有0. 3?1. 0g的供給潤滑油。
【文檔編號(hào)】B23K35/30GK104227264SQ201310248542
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年6月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月21日
【發(fā)明者】木本勇, 齋藤雅哉, 大塚貴之 申請人:日鐵住金溶接工業(yè)株式會(huì)社