本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種高強(qiáng)度高韌性氣體保護(hù)焊絲，其解決目前該技術(shù)領(lǐng)域存在的強(qiáng)度級別不能適應(yīng)市場需求、成本較高等不足。技術(shù)措施：該焊絲的化學(xué)成分（按重量％）為：Ｃ：０．０４～０．１０，Ｓｉ：０．３０～０．８０，Ｍｎ：１．３０～２．０，Ｎｉ：０．４０～０．８９，Ｃｒ：０．２０～０．５０，Ｍｏ：０．２０～０．６０，Ｃｕ：０．５６～０．８０，Ｔｉ：０．０５～０．２０，Ｂ：０．００２～０．０１０，Ｐ≤０．０２０，Ｓ≤０．０１５，Ａｌｓ≤０．０３，余量為Ｆｅ及不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明專利技術(shù)焊絲質(zhì)量穩(wěn)定，熔敷金屬的力學(xué)性能為Ｒ↓［ｅｌ］＝８１０ＭＰａ，Ｒ↓［ｍ］＝８４０ＭＰａ，Ａ＝１６％，Ｚ＝６６％．－２０℃平均沖擊功Ａ↓［ＫＶ］為１４１Ｊ，－４０℃平均沖擊功Ａ↓［ＫＶ］為１２８Ｊ，－６０℃平均沖擊功Ａ↓［ＫＶ］為７０Ｊ；適用于８００ＭＰａ級超細(xì)晶鋼的氣體保護(hù)焊；由于降低Ｎｉ元素含量，使焊絲成本大幅降低，極易實(shí)施。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種高強(qiáng)度高韌性氣體保護(hù)焊絲，在80。/。Ar+20。/。CO2混合氣體保護(hù)下施焊， 焊縫金屬抗拉強(qiáng)度》800MPa、 -40°〇沖擊韌性AKV2547J、對焊接線能量適應(yīng)范圍寬的氣體保 護(hù)焊絲。
技術(shù)介紹
隨著科學(xué)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計日趨向高參數(shù)、輕量化及大型化發(fā)展。低 合金高強(qiáng)鋼由于其性能優(yōu)異和經(jīng)濟(jì)效益顯著，在焊接結(jié)構(gòu)屮得到越來越廣泛的應(yīng)用。這類鋼 強(qiáng)度高、韌性好，為節(jié)約鋼材和減輕焊接結(jié)構(gòu)自重創(chuàng)造了條件。對于車輛、船舶、工程機(jī)械 等運(yùn)行結(jié)構(gòu)，采用焊接性好的低合金高強(qiáng)鋼可促進(jìn)工程結(jié)構(gòu)向大型化、輕量化和高效能方向 發(fā)展。目前國內(nèi)市場上與低合金高強(qiáng)鋼匹配的氣保護(hù)焊絲品種有限，通過對1984年至今的國內(nèi) 外文獻(xiàn)與專利的檢索，國內(nèi)高強(qiáng)度氣保護(hù)焊絲專利多為500 700MPa強(qiáng)度級別，如哈爾濱焊 接研究所的600MPa級HS-60、武鋼700MPa級耐候氣保護(hù)焊絲等，強(qiáng)度達(dá)到800MPa以上的 焊絲合金含量較高，如中國專利號為200510019059.6《用于焊接高強(qiáng)鋼的氣體保護(hù)焊絲》、中 國專利公開號為CN1413795的專利、閨外類似氣保護(hù)焊絲產(chǎn)品如R本神戶制鋼的MGS-88A 焊絲，日鐵溶接的YM-80C、 YM-80A焊絲及美國林肯的LA-100焊絲等，均為通過加入高量 的Ni，配以適量的Cr，再加入適量的Mo或Re元素實(shí)現(xiàn)焊縫金屬的固溶強(qiáng)化，由于大量加 有價格昂貴的Ni元素，導(dǎo)致生產(chǎn)成本偏高，無法滿足國內(nèi)市場對高強(qiáng)度氣保護(hù)焊絲的大量需 求。本專利技術(shù)提供了一種熔敷金屬強(qiáng)度大于800MPa， -2(TC沖擊韌性達(dá)到141J的經(jīng)濟(jì)型高強(qiáng)度 高韌性氣保護(hù)焊絲。焊接材料研制的主要內(nèi)容就是圍繞著如何通過設(shè)計合理的焊接材料化學(xué) 成分，得到一定的化學(xué)元素構(gòu)成的焊縫金屬、控制焊縫的組織，達(dá)到所需的強(qiáng)度、韌性或其 它物理性能要求。大量研究工作表明，低合金鋼的焊縫強(qiáng)化因素可分為三個部份固溶強(qiáng)化， 晶界強(qiáng)化和析出強(qiáng)化。為了說明這三個因素對焊縫強(qiáng)度的貢獻(xiàn)，Grong等引用了低碳貝氏體 鋼的強(qiáng)化模型。首先是Mn、 Si、 N等元素的固溶強(qiáng)化，大約提供165MPa的強(qiáng)度；其次是晶 粒細(xì)化對強(qiáng)度的貢獻(xiàn)，晶粒越小，對強(qiáng)度的貢獻(xiàn)越大；最后是析出強(qiáng)化，在小尺寸晶粒時， 碳化物對焊縫的強(qiáng)度有顯著的影響。對焊縫金屬而言，針狀鐵素體的尺寸一般為2nin，對焊 縫的強(qiáng)度有極大的貢獻(xiàn)，按模型預(yù)測，焊縫金屬最高屈服強(qiáng)度可達(dá)到650MPa。目前國際市場Ni合金價格走高，本專利技術(shù)中采用降低合金元素Ni含量，適當(dāng)增加Cu含 量，以求達(dá)到保證高強(qiáng)度高韌性的同時，大幅降低焊絲生產(chǎn)成本。實(shí)際氣體保護(hù)焊接過程中均為多層多道焊接，試驗(yàn)研究表明，采用Cu元素的析出強(qiáng)化作用，使多道焊時焊縫金屬在 后續(xù)焊道的熱作用下得到s -Cu析出，保證焊縫的強(qiáng)度和韌性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
此項(xiàng)專利技術(shù)的目的在于克服上述不足，提供一種800MPa及以上強(qiáng)度級別，且具有優(yōu)良低 溫沖擊韌性能的經(jīng)濟(jì)、性價比高的氣體保護(hù)焊絲。 實(shí)現(xiàn)目的的技術(shù)措施高強(qiáng)度高韌性氣體保護(hù)焊絲，其特征在于該焊絲的化學(xué)成分(按重量％)為C: 0.04 0,10， Si: 0. 30 0.80， Mn: 1.30 2. 0, Ni: 0. 40 0. 89， Cr: 0. 20 0. 50, Mo: 0. 20 0.60， Cu: 0. 56 0. 80， Ti: 0. 05 0. 20， B: 0. 002 0. 010， P《0. 020, S《0. 015， Als《 0.03，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。本專利技術(shù)中各組分的作用及機(jī)理C:是調(diào)整焊縫金屬強(qiáng)度的主要元素，必須保證焊絲中有一定的C含量。但在高強(qiáng)度焊 縫金屬中，過高的碳含量促進(jìn)高碳馬氏體的形成，會使焊縫金屬淬硬性增加，塑性降低，使 焊縫金屬冷裂紋敏感性增加，因此將焊絲中的C含量控制在0.04 0.10范圍內(nèi)。Mn:在焊縫中有利于脫氧，脫氧反應(yīng)產(chǎn)生的氧化物夾雜和氧硫復(fù)合夾雜可作為針狀鐵素 體的形核質(zhì)點(diǎn)。Mn是焊縫強(qiáng)化的有效元素，當(dāng)焊絲屮Mn含量低于1.00時，在熔滴和熔池 反應(yīng)階段脫氧不充分，使焊縫中氧含量過高，且使焊縫強(qiáng)度偏低。當(dāng)焊絲中Mn含量過高時， 焊縫金屬中過高的Mn含量易造成Mn的偏析，在偏析區(qū)易產(chǎn)生M-A島狀組織，從而降低焊 縫金屬的韌性，因此將焊絲中的Mn含量控制在1.30 2.00之間。焊絲中Si加入量為0.30 0.80，此范圍是根據(jù)當(dāng)焊縫中Mn/Si"3時，具有較好的脫氧 效果，并考慮在氣體保護(hù)焊中兩種元素的過渡系數(shù)而確定的。Mo:加入量為0.20 0.50， Mo元素一方面通過固溶強(qiáng)化提高焊縫金屬的強(qiáng)度，另一方 面推遲奧氏體的轉(zhuǎn)變溫度，促進(jìn)針狀鐵素體的形成。Ni:可以提高焊縫金屬的韌性，尤其是提高焊縫金屬的低溫沖擊韌性，降低脆性轉(zhuǎn)變溫 度。同時Ni在焊縫金屬中起著重要的強(qiáng)化作用。焊縫金屬中Ni對沖擊韌性的影響與Mn含 量之間存在交互作用，當(dāng)兩種元素位于最佳的配合范圍之內(nèi)時，相應(yīng)的悍縫金屬具有優(yōu)異的 強(qiáng)韌性匹配，因此，根據(jù)上述Mn的加入量，可以確定焊絲中Ni加入量的適宜范圍是Ni:0.40 0.89。將焊絲中Cr的含量設(shè)計為0.20 0.50，是因?yàn)镃r強(qiáng)化鐵素體的效果顯著，過高的Cr含量會導(dǎo)致焊縫金屬冷裂紋敏感性增加。Cu:在焊縫金屬中的作用與其含量有關(guān)，與同強(qiáng)度級別焊絲相比，本焊絲中Ni含量大 幅降低，以節(jié)約焊絲制造成本，但為了保證焊絲的性能，故適當(dāng)提高了 Cu的含量，以利用 Cu元素在多道焊熱循環(huán)下析出強(qiáng)化作用而保證強(qiáng)度。當(dāng)Cu含量小時，析出強(qiáng)化作用不明現(xiàn)， 當(dāng)Cu含量大時，容易導(dǎo)致焊縫出現(xiàn)熱裂紋。因此將焊絲中的Cu含量控制在0.56 0.80。焊絲中加入微量的Ti、 B可以進(jìn)一步細(xì)化焊縫組織，Ti與O、 N形成的TiO、 Ti203和TiN， 作為針狀鐵素體的形核質(zhì)點(diǎn)，促進(jìn)了奧氏體晶內(nèi)針狀鐵素體的形成。B向奧氏體晶界偏聚降 低了晶界能，抑制了晶界鐵素體的形核和長大。同時Ti在焊縫中保護(hù)B不被氧化。焊絲中 Ti、 B采用聯(lián)合加入效果更好，Ti含量應(yīng)為0.05 0.20、 B含量應(yīng)為0.002 0.010。S、P元素對焊縫金屬低溫韌性有危害作用，應(yīng)盡量降低。要求焊絲中S蕓0.015、P^0. 020。 總之，本專利技術(shù)通過在氣保護(hù)焊絲中聯(lián)合加入適量的Ti和B，擴(kuò)大針狀鐵素體轉(zhuǎn)變的區(qū)域， 從而在焊縫中穩(wěn)定獲得大量的針狀鐵素體；加入Mn、 Mo進(jìn)行固溶強(qiáng)化；加入Ni進(jìn)一步提高 焊縫金屬的強(qiáng)度和低溫沖擊韌性；加入Cr以強(qiáng)化鐵素體；盡量降低S、 P等有害元素的含量。 通過上述焊絲成分設(shè)計，從而使焊縫金屬具有合適的合金體系，并最終使相應(yīng)的焊縫金屬獲得優(yōu)異的強(qiáng)韌性匹配。本設(shè)計焊絲具有如下優(yōu)點(diǎn)1. 焊絲中通過添加Ni、 Cr、 Cu、 Ti、 Mo、 B等多種合金元素，并選擇最佳的含量范圍， 保證在較低碳含量下焊縫金屬具有優(yōu)良的強(qiáng)韌性。2. 為了強(qiáng)化焊縫金屬，獲得優(yōu)良的韌性，采用Cu元素的析出強(qiáng)化作用，使多道焊時焊 縫金屬在后續(xù)焊道的熱作用下得到e-Cu析出，保證焊縫的強(qiáng)度和韌性。這種效果在厚板氣 保護(hù)焊接中較明顯。3. 在20y。C02+8(WAr混合氣體保護(hù)下，本專利技術(shù)焊絲具有優(yōu)良的焊接工藝性能。4. 本專利技術(shù)焊絲質(zhì)量穩(wěn)定本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
高強(qiáng)度高韌性氣體保護(hù)焊絲，其特征在于該焊絲的化學(xué)成分（按重量％）為：Ｃ：０．０４～０．１０，Ｓｉ：０．３０～０．８０，Ｍｎ：１．３０～２．０，Ｎｉ：０．４０～０．８９，Ｃｒ：０．２０～０．５０，Ｍｏ：０．２０～０．６０，Ｃｕ：０．５６～０．８０，Ｔｉ：０．０５～０．２０，Ｂ：０．００２～０．０１０，Ｐ≤０．０２０，Ｓ≤０．０１５，Ａｌｓ≤０．０３，余量為Ｆｅ及不可避免的雜質(zhì)。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉吉斌，繆凱，王玉濤，陳浮，黃治軍，胡家國，胡因洪，牟文廣，
申請(專利權(quán))人：武漢鋼鐵集團(tuán)公司，
類型：發(fā)明
國別省市：83[中國|武漢]
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