微鈦硼高韌性氣體保護焊絲制造技術

本發明專利技術涉及一種微鈦硼高韌性氣體保護焊絲，其化學成份（按重量％）為：Ｃ?。埃埃场埃保?、Ｍｎ　１．００～１．８０、Ｓｉ?。埃玻啊保埃?、Ｎｉ?。埃担啊保矗啊ⅲ裕椤。埃保啊埃玻?、Ｂ　０．００２～０．０１０、Ｓ≤０．１０、Ｐ≤０．２０、余量為Ｆｅ及其它不可避免的夾雜。本發明專利技術的焊絲采用混合氣體（８０％Ａｒ＋２０％ＣＯ＃－［２］）保護焊時，焊縫金屬的抗拉強度≥５８０ＭＰａ，－３０℃沖擊功Ａ＃－［ｋｖ］≥８０Ｊ，焊絲具有良好的工藝性能，適應于全位置焊接。本發明專利技術的焊絲適用于６００ＭＰａ級低合金高強鋼、工程機械、鐵路橋梁、海洋設施、高壓容器、油氣輸送管線等大型重要結構的氣體保護電弧焊。（*該技術在2021年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種微鈦硼高韌性氣體保護焊絲，具體地說是一種采用混合氣體(80％Ar＋20％CO2)保護焊時，焊縫金屬的抗拉強度≥580MPa，-30℃沖擊功Akv≥80J的焊絲，是一種可用于600MPa級低合金鋼的氣體保護電弧焊的焊絲，屬焊接材料領域。
技術介紹
近年來，由于氣體保護電弧焊生產效率高、成本低，已廣泛用于工程機械、鐵路橋梁、海洋設施、高壓容器等大型重要結構的制作。同時，在上述結構中采用600MPa以上強度級別、具有優異低溫沖擊韌性的鋼材，以降低材料消耗，減輕結構重量、提高結構性能和安全性，已成為國內外結構制造業的發展趨勢，這種增長的態勢對焊接接頭的強韌性，進而對獲得這些性能的焊接材料及其焊接工藝性能提出了更高的要求。但目前國內相應強度級別的氣體保護焊絲匱乏，長期以來，普遍采用傳統的Mn-Si系焊絲H08Mn2Si，其不足之處在于焊縫金屬低溫沖擊韌性較差。冶金工業部鋼鐵研究總院于俊川等人專利技術的專利(專利申請號為95108258)介紹了“一種氣體保護焊絲”，該焊絲焊縫金屬具有良好的低溫沖擊韌性，但不足之處在于抗拉強度偏低，尚不能滿足600MPa級低合金鋼的氣體保護電弧焊。另有日本神戶制鐵所生產的MG60氣體保護焊絲，雖然其焊縫金屬抗拉強度≥600MPa，但不足之處在于沖擊韌性水平仍難于滿足結構在低溫服役下的使用要求。
技術實現思路
本專利技術的目的是提出一種能克服上述技術之不足的微鈦硼高韌性氣體保護焊絲，一種焊后焊縫金屬抗拉強度≥580MPa，低溫沖擊韌性好，焊接工藝性能良好，適用范圍廣的氣體保護焊絲。為達到上述目的，本專利技術提出了一種微鈦硼高韌性氣體保護焊絲，其特征是焊絲的化學成份(按重量％)為C 0.03～0.10、Mn 1.00～1.80、Si 0.20～1.00、Ni 0.50～1.40、Ti 0.10～0.20、B 0.002～0.010、S≤0.10、P≤0.20，余量為Fe及其它不可避免的雜質。提高氣體保護焊絲焊縫金屬強韌性的一個有效途徑是在焊縫內產生大量而均勻的細針狀鐵素體組織。針狀鐵素體對強度的貢獻可歸結為固溶強化、細晶強化、位錯強化等強化方式。針狀鐵素體提高韌性的機制是針狀鐵素體使有效晶粒尺寸減小，使裂紋擴展臨界應力提高，同時由于針狀鐵素體各板條位向錯亂，阻礙了裂紋的擴展。為在焊縫中得到大量針狀鐵素體組織，必須使焊縫金屬具有適當的合金體系，以限制先共析鐵素體轉變，并在焊縫金屬中產生一定尺寸分布的夾雜物，使針狀鐵素體具有合適的形核質點和生長空間。C、Mn、Si、Ni等諸元素提高了焊縫金屬的淬透性，抑制了先共析鐵素體的產生，在一定加入范圍內促進針狀鐵素體的形成。適量Ti和B的復合加入，可以擴大針狀鐵素體的轉變區域，使焊縫中針狀鐵素體的數量增多。本專利技術焊絲化學成份的設計原則說明如下C 0.03～0.10C是調整焊縫金屬強度的主要元素，必須保證焊絲中有一定的C含量；同時，焊絲中的C還影響焊絲的工藝性能，在C的一定加入范圍內，隨著C含量增加，電弧穩定性提高，熔滴過渡特性改善，焊絲工藝性能提高。但過多的C含量會使焊縫金屬淬硬性增加，塑性降低，裂紋敏感性增加。因此，焊絲中的碳含量范圍設定為0.03～0.10。Si 0.20～1.00在氣體保護焊絲中，Si作為主要的脫氧元素之一是不可缺少的，同時Si在焊縫金屬中起調整強度的作用。當焊絲中Si的含量低于0.20時，脫氧不充分，使焊縫中氧含量過高；當焊縫中Si含量過高時，會使焊縫金屬硬化，同時使焊接飛濺增加，使焊絲工藝性能下降。因此，將Si含量控制在0.20～1.00是合適的。Mn 1.00～1.80Mn與Si起聯合脫氧作用，脫氧反應產生的氧化物夾雜和氧硫復合夾雜可作為針狀鐵素體的形核質點。且Mn是焊縫強化的有效元素，當焊絲中Mn含量低于1.00時，在熔滴和熔池反應階段脫氧不充分，使焊縫中氧含量過高，且使焊縫強度偏低。當焊絲中Mn含量過高時，焊縫金屬的低溫沖韌性明顯下降。因此，焊絲中的Mn含量應在1.00～1.80內。Ni 0.50～1.40Ni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，降低脆性轉變溫度。同時Ni在焊縫金屬中起著重要的強化作用。因此，焊絲中的Ni含量不應低于0.50，但Ni屬于貴重元素，不宜多加，因此焊絲中的Ni含量控制在0.50～1.40之間。B 0.002～0.010B在奧氏體晶界上的非平衡偏聚，在焊縫中將明顯抑制先共析鐵素體在奧氏體晶界上形核，促進針狀鐵素體在奧氏體晶內形成，從而提高焊縫金屬的沖擊韌性。但另一方面，過量的B會增大焊縫金屬熱裂紋傾向?？紤]到B的過渡系數較低，因而焊絲中的B含量為0.002～0.010。Ti 0.10～0.20為防止B的氧化和氮化，常在焊絲中加入Ti，Ti與O、N具有極高的親合力，Ti的氧化物和氮化物可作為針狀鐵素體的形核質點。Ti、B聯合加入時，可擴大針狀鐵素體轉變的區域，從而在焊縫中可穩定獲得大量的針狀鐵素體。焊縫金屬中Ti的含量一般在0.01～0.04之間，由于Ti過渡系數低，焊絲中Ti含量應為0.10～0.20。S、P元素對焊縫金屬低溫韌性有危害作用，應盡量降低。要求焊絲中S≤0.10、P≤0.20。總之，本專利技術通過在氣體保護焊絲中聯合加入適量的Ti和B，擴大針狀鐵素體轉變的區域，從而在焊縫中穩定獲得大量的針狀鐵素體；加入Si、Mn進行聯合脫氧，使焊縫金屬中具有合適的氧含量；加入Ni進一步提高焊縫金屬的強度和低溫沖擊韌性；盡量降低S、P等有害元素的含量。通過上述焊絲成份設計，從而使焊縫金屬具有合適的合金體系，并最終使相應的焊縫金屬獲得優異的強韌性匹配。本專利技術焊絲具有如下優點1)適用于600MPa級低合金鋼的氣體保護電弧焊。在采用混合氣體(80％Ar＋20％CO2)保護時，焊縫金屬的抗拉強度≥580MPa，-30℃沖擊功Akv≥80J。可廣泛用于工程機械、鐵路橋梁、海洋設施、高壓容器、油氣輸送管線等大型重要結構的制作。2)焊絲具有良好的工藝性能，焊接電弧穩定，飛濺小，無氣孔、成型美觀，適應于全位置焊接。3)本專利技術焊絲所用合金體系合適，其盤條冶煉、軋制及焊絲拉拔工藝容易實現，焊絲的成本較低。具體實施方式本專利技術下面以具體實施例進一步詳述實施例1采用0.5噸電爐，選用低S、P廢鋼進行焊絲鋼冶煉。冶煉過程中注意控制鋼中氣體含量，對冶煉工藝無特殊要求。焊絲鋼的化學成份(按重量％)為C 0.05、Mn 1.54、Si 0.50、S 0.005、P 0.005、Ni0.89、Ti 0.11、B 0.006，余量為Fe及其它不可避免的雜質。冶煉后將焊絲鋼軋制成60×60×1500(mm)方坯，然后拉拔成規格為φ1.2mm的焊絲，經表面鍍銅后成為本專利技術成品焊絲。用本專利技術焊絲在混合氣體(80％Ar＋20％CO2)保護下進行熔敷金屬焊接接規范為焊接電流220～260A，焊接電壓24～26V，焊接速度22cm/min，焊接線能量16.4kJ/cm。焊接板厚20mm，坡口角度45°，帶12mm墊板，根部間隙為12mm。熔敷金屬的力學性能σs＝515MPa，σb＝595MPa，δ5＝24％，ψ＝73％，20℃沖擊功Akv＝159J，-20℃沖擊功Akv＝125J，-30℃沖擊功Akv＝97J，-4本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種微鈦硼高韌性氣體保護焊絲，其特征是焊絲的化學成份（按重量％）為：Ｃ０．０３～０．１０、Ｍｎ１．００～１．８０、Ｓｉ０．２０～１．００、Ｎｉ０．５０～１．４０、Ｔｉ０．１０～０．２０、Ｂ０．００２～０．０１０、Ｓ≤０．１０、Ｐ≤０．２０，余量為Ｆｅ及其它不可避免的雜質。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】

【專利技術屬性】
技術研發人員：繆凱，黃治軍，劉吉斌，曹修悌，王青峰，王玉濤，余酒泉，張小楓，于浩，肖小華，胡因洪，
申請(專利權)人：武漢鋼鐵集團公司，
類型：發明
國別省市：83[中國|武漢]