專利名稱：：焊后需調(diào)質(zhì)處理的高強(qiáng)度氣體保護(hù)焊焊絲的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種焊絲，尤其是焊后需調(diào)質(zhì)處理的高強(qiáng)度焊絲。
背景技術(shù)：
：目前，屈服強(qiáng)度700MPa以上的高強(qiáng)度鋼板和一些高強(qiáng)鑄件、鍛件已廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械、礦山機(jī)械、港口碼頭機(jī)械等領(lǐng)域。這種高強(qiáng)鋼的焊接生產(chǎn)通?？梢苑肿鲀深惽闆r，一種情況是先把鋼種進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，而后進(jìn)行焊接，即焊后不再需要熱處理；另一種情況是先把鋼種進(jìn)行焊接，而后再進(jìn)行整體調(diào)質(zhì)處理?，F(xiàn)有的焊后需要熱處理的高強(qiáng)鋼焊接材料及其焊接方法如下中國專利CN1120479公開了一種高強(qiáng)度高韌性焊絲，它主要適用于MAG法焊接高壓氣瓶，焊絲的化學(xué)成分配方如下C:0.030.1%，Si:0.200.50%，Mn:1.01.6%，Ni:2.83.5%，Cr:0.801.40%，Mo:0.400.65%，V:0.0020.08%，Ti:0.0020.05%，S:《0.008%，P《0.008%，0:《0.005%，N《0.005%，其中V+Ti(重量)《0.10%。其熔敷金屬的綜合性能可達(dá)到抗拉強(qiáng)度為750850MPa，屈服強(qiáng)度不小于670MPa，伸長(zhǎng)率不小于15X，-5(TC的Akv不小于70J。這種焊絲含有V微合金元素，它采用V+Ti的復(fù)合細(xì)化作用，是最終焊縫可獲得高強(qiáng)度高韌性的關(guān)鍵。日本專利JP59004993A公開了"WELDINGMETHODOFTEMPEREDTYPESTEELPIPE"(回火型鋼管的焊接方法)，該專利公開的焊絲是一種埋弧焊絲，與特定堿度的焊劑匹配，埋弧焊接后，回火后從而獲得具有良好強(qiáng)韌性的焊管。焊管先加熱到900-110(TC進(jìn)行淬火，而后回火工藝為回火溫度600-70(TC保溫時(shí)間不小于5分鐘，焊管所得焊縫金屬具有良好的低溫韌性，韌脆轉(zhuǎn)變溫度《-50°C。常溫下的焊縫金屬的抗拉強(qiáng)度不小于500MPa。焊接鋼管的埋弧焊絲的化學(xué)成分組成為C:0.050.15%，Si:《0.1%，Mn:1.0-2.0%，Ni:3.0-9.0%，Cu:《1.0%，P《0.015%，S《0.010%，余料為鐵和不可避免的雜質(zhì)，焊劑堿度應(yīng)^1.5，尤其當(dāng)其堿度值為1.52.5，效果更佳。該方法焊后需要進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，但焊縫金屬的抗拉強(qiáng)度僅為500MPa級(jí)，不屬于高強(qiáng)材料，并且它是一種埋弧焊絲，其力學(xué)性能的獲得，需要與特定的焊劑相匹配。日本專利JP58138589A公開了"Welding3.5percentnickelsteel-involvesusinghighnickelcontentsteelweldingwirefollowedbyheattreatment，，(米用高鎳含量的焊絲并進(jìn)行后續(xù)熱處理焊接3.5%Ni鋼)。這種焊絲的化學(xué)成分組成為C0.02-0.08%，Si0.15-0.30%，MnO.30-1.00%，Ni8.0-11.0%，余料為鐵和不可避免的雜質(zhì)。這種鋼采用雙面單道焊或單面雙道焊方法。然后焊接部分經(jīng)過一個(gè)高于55(TC的焊后熱處理。這種可焊接的3.5%Ni鋼應(yīng)用于化工廠或用于液化氣體的儲(chǔ)存，C，Si，Mn元素提高了焊接部件的可淬透性。Ni元素確保了焊縫金屬的合理Ni含量。熱處理工藝進(jìn)一步提高了焊接部件的低溫韌性。本專利焊后不需要進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，本專利公開的焊絲是焊接3.5XNi鋼的專用焊絲，屬于一種高Ni焊絲(Ni8.0-11.0%)，主要用于制造低溫容器。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種焊后需調(diào)質(zhì)處理的高強(qiáng)度氣體保護(hù)焊焊絲，這種焊絲能夠焊接高強(qiáng)度低合金結(jié)構(gòu)鋼和高強(qiáng)度鑄件、鍛件，焊接后強(qiáng)度高，低溫韌性好。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的一種焊后需調(diào)質(zhì)處理的高強(qiáng)度氣體保護(hù)焊焊絲，其特征在于，焊絲化學(xué)成分為(wt%):C:0.030.12，Si:0.300.80，Mn:1.22.2，Ni:1.02.0，Cu:0.050.30，Cr:0.100.50，Mo:0.200.80，Ti:0.030.20，S:《0.015，P:《0.020，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)元素。所述焊絲在富氬氣體保護(hù)焊后，調(diào)質(zhì)態(tài)下所得熔敷金屬的力學(xué)性能為屈服強(qiáng)度ReL>630MPa，抗拉強(qiáng)度Rm>780MPa，伸長(zhǎng)率A>20%，_40°C時(shí)的沖擊吸收功Akv>60J。本發(fā)明焊絲由于需要焊后調(diào)質(zhì)處理，因此需要一定的合金成分，同時(shí)要保證良好的低溫沖擊韌性、可焊性及經(jīng)濟(jì)性，合金成分應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單。其合金系為C-Si-Mn-Ni-Cr-Mo-Ti，它通過固溶強(qiáng)化、析出強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化等手段來提高熔敷金屬的強(qiáng)度和低溫韌性。具體化學(xué)成分的限定理由如下C:對(duì)提高強(qiáng)度有很大貢獻(xiàn)，是最廉價(jià)的合金強(qiáng)化元素。碳是奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體、貝氏體等強(qiáng)化相的必需元素，但碳含量增加，會(huì)使其延伸率降低，塑性、低溫韌性，冷變形能力變差，這對(duì)焊絲盤條的拉拔性能不利。本發(fā)明C的選擇的范圍是0.030.12%。Si:為脫氧元素，在鋼中有一定的固溶強(qiáng)化作用，但含量太高會(huì)影響鋼的韌性，并使焊接性能變差，合理的范圍是0.300.80%。Mn:作為強(qiáng)化焊縫金屬強(qiáng)度的主要元素，它也是提高鋼的淬透性的有效元素，可以部分代替Mo降低鋼的合金成本。但如果錳含量過高，會(huì)引起鋼的韌性和焊接性變差，所以限定錳的范圍是1.22.2%。Ni:促進(jìn)奧氏體向針狀鐵素體轉(zhuǎn)變，同時(shí)降低奧氏體向鐵素體的相變溫度，抑制共析鐵素體的形成。隨著焊縫金屬中Ni含量的提高，焊縫金屬的低溫韌性趨于穩(wěn)定；但由于Ni是一種比較昂貴的合金元素，為降低鋼的合金成本，本發(fā)明限定鎳的范圍是1.02.0%。Cu:—定量的銅含量可有效防止氫脆的發(fā)生，這一點(diǎn)對(duì)于高強(qiáng)焊絲鋼很是重要。由于本發(fā)明焊絲中至少含有1%的附含量，因此加入少量銅不會(huì)引起低溫韌性的降低，同時(shí)還能在一定程度上增加強(qiáng)度。基于這些因素本發(fā)明限定銅的范圍是0.050.30%。Cr:鉻是鋼中重要的強(qiáng)化元素之一，可使C曲線右移。鉻和錳配合，能有效提高鋼的淬硬性，且其偏析傾向較錳要小，所以也可部分替代鉬增加鋼板淬透性元素。但如果含量過高，會(huì)降低鋼板韌性，增加焊接裂紋敏感性，其合理范圍是0.10-0.50%。Mo:有效增加鋼的淬透性和淬硬性，使鋼淬火后得到均勻細(xì)小的馬氏體、板條貝氏體組織，可顯著提高鋼的強(qiáng)度和韌性。本發(fā)明限定鉬的范圍是0.200.80%。Ti:強(qiáng)碳氮化合物形成元素，它們的細(xì)小析出相可細(xì)化組織，提高鋼的強(qiáng)度和韌性。通過這種細(xì)小析出相，可阻礙鋼板淬火加熱時(shí)奧氏體晶粒的長(zhǎng)大，從而得到更加細(xì)小的等軸淬火組織，促使得到馬氏體_貝氏體組織更加細(xì)小，從而能夠獲得很好的低溫沖擊韌性。另外，鈦在焊縫金屬中主要起到脫氧、脫氮作用。在熔池內(nèi)與02結(jié)合生成TiO，在固態(tài)相變時(shí)為AF提供形核基礎(chǔ)。但較多的Ti會(huì)降低鋼板的延伸率，所以其含量限定在0.03-0.20%。P、S:雜質(zhì)元素含量越低，鋼質(zhì)就越純凈，韌性會(huì)越好。綜合煉鋼成本的因素，分別控制在P《0.020%，S《0.015%。本發(fā)明具有以下有益效果本發(fā)明焊絲焊接并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后，熔敷金屬具有良好的力學(xué)性能，尤其是良好的低溫韌性；由于本發(fā)明焊絲成分中含有一定量的銅元素，具有良好的抗氫脆能力。本發(fā)明焊絲可用于抗拉強(qiáng)度為800MPa的低合金結(jié)構(gòu)鋼或高強(qiáng)度鑄件、鍛件的氣體保護(hù)焊接，屬于等強(qiáng)匹配，尤其適合焊接部件在焊后需要調(diào)質(zhì)處理時(shí)的情況；也可用于900MPa和lOOOMPa的低合金結(jié)構(gòu)鋼或高強(qiáng)度鑄件、鍛件的焊接，屬于低強(qiáng)匹配。具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明焊絲的化學(xué)成分范圍，用300t轉(zhuǎn)爐冶煉、熱軋成(p5.5的盤條，再進(jìn)行粗拉拔、中間退火處理、精拉拔工藝和鍍銅工藝，最終生成出(pl.2的焊絲，焊絲的化學(xué)成分見表1。焊接試板采用鐵路用鍛造鉤尾框，鋼材的牌號(hào)為25MnCrNiMoA，板厚20mm，坡口形式為60°單面V型對(duì)接，底面間隙12mm。采用富氬氣體保護(hù)焊，氣體比例Ar80%+C0220%，焊前預(yù)熱，預(yù)熱溫度和層間溫度控制在30(TC左右，焊接熱輸入在18kJ/cm左右。焊后對(duì)試件進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理加熱至90(TC保溫30分鐘，水淬，淬火后，對(duì)接頭進(jìn)行58(TC保溫60分鐘的回火工藝，空冷。在這個(gè)焊接試板中切取熔敷金屬的拉伸試樣和沖擊試驗(yàn)，進(jìn)行性能測(cè)試，試驗(yàn)結(jié)果見表2。表1實(shí)施例焊絲的成品化學(xué)成分(wt%)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表2實(shí)施例焊絲熔敷金屬的力學(xué)性能<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表2中Akv*是五個(gè)熔敷試樣CVN試驗(yàn)(夏比V型缺口沖擊試驗(yàn))的沖擊數(shù)值平均值。由表2可見，本發(fā)明焊絲在富氬氣體保護(hù)焊后，調(diào)質(zhì)態(tài)下所得熔敷金屬的力學(xué)性能為屈服強(qiáng)度ReL>630MPa，抗拉強(qiáng)度Rm>780MPa，伸長(zhǎng)率A>20%，-4(TC時(shí)的沖擊吸收功Akv>60J。本發(fā)明的焊絲適合抗拉強(qiáng)度SOOMPa的低合金結(jié)構(gòu)鋼或高強(qiáng)度鑄件、鍛件的焊接，尤其是焊后需要調(diào)質(zhì)處理的鋼種。主要應(yīng)用領(lǐng)域有鐵路車輛上的鍛造鉤尾框、工程機(jī)械、起重運(yùn)輸設(shè)備、重載車輛、礦山機(jī)械等重要結(jié)構(gòu)的焊接生產(chǎn)與制造。權(quán)利要求一種焊后需調(diào)質(zhì)處理的高強(qiáng)度氣體保護(hù)焊焊絲，其特征在于，焊絲化學(xué)成分為(wt％)C0.03～0.12，Si0.30～0.80，Mn1.2～2.2，Ni1.0～2.0，Cu0.05～0.30，Cr0.10～0.50，Mo0.20～0.80，Ti0.03～0.20，S≤0.015，P≤0.020，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)元素。2.如權(quán)利要求1所述的焊后需調(diào)質(zhì)處理的高強(qiáng)度氣體保護(hù)焊焊絲，其特征在于，所述焊絲在富氬氣體保護(hù)焊后，調(diào)質(zhì)態(tài)下所得熔敷金屬的力學(xué)性能為屈服強(qiáng)度ReL>630MPa，抗拉強(qiáng)度Rm>780MPa，伸長(zhǎng)率A>20%，-4(TC時(shí)的沖擊吸收功Akv>60J。全文摘要本發(fā)明涉及一種焊絲，尤其是焊后需調(diào)質(zhì)處理的高強(qiáng)度焊絲。一種焊后需調(diào)質(zhì)處理的高強(qiáng)度氣體保護(hù)焊焊絲，其化學(xué)成分為(wt％)C0.03～0.12，Si0.30～0.80，Mn1.2～2.2，Ni1.0～2.0，Cu0.05～0.30，Cr0.10～0.50，Mo0.20～0.80，Ti0.03～0.20，S≤0.015，P≤0.020，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)元素。所述焊絲在富氬氣體保護(hù)焊后，調(diào)質(zhì)態(tài)下所得熔敷金屬的力學(xué)性能為屈服強(qiáng)度ReL≥630MPa，抗拉強(qiáng)度Rm≥780MPa，伸長(zhǎng)率A≥20％，-40℃時(shí)的沖擊吸收功Akv≥60J。本發(fā)明焊絲熔敷金屬經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后，強(qiáng)度高、低溫韌性好，同時(shí)具有優(yōu)良的焊接工藝性能。文檔編號(hào)C21D9/50GK101722382SQ20081020155公開日2010年6月9日申請(qǐng)日期2008年10月22日優(yōu)先權(quán)日2008年10月22日發(fā)明者屈朝霞,王海濤申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司