專利名稱：：一種高強(qiáng)度氣體保護(hù)焊絲、盤條及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于焊接材料領(lǐng)域，更具體地，本發(fā)明涉及氣體保護(hù)焊絲材料。
背景技術(shù)：
：氣體保護(hù)焊工藝以其獨(dú)特的優(yōu)勢，在工業(yè)發(fā)達(dá)國家制造業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。氣體保護(hù)焊技術(shù)的發(fā)展，極大地提高了金屬結(jié)構(gòu)行業(yè)的制造技術(shù)水平。氣體保護(hù)實(shí)心焊絲是一種高科技的焊接材料，它的產(chǎn)生與發(fā)展適應(yīng)了焊接生產(chǎn)向高質(zhì)量、高效率、自動化、低成本、環(huán)保型方向發(fā)展的趨勢。我國的氣體保護(hù)實(shí)心焊絲研制與開發(fā)始于50年代，但長期以來一直停留在研究階段，近10年來該技術(shù)的發(fā)展較快，但與國外相比仍有很大差距。目前我國C02氣體保護(hù)實(shí)心焊絲已形成一定的生產(chǎn)規(guī)模，產(chǎn)量和質(zhì)量也有很大的提高，針對Q235、Q345及Q390等結(jié)構(gòu)鋼的CO2氣體保護(hù)實(shí)心焊絲，能滿足金屬結(jié)構(gòu)制造的要求。600MPa級高強(qiáng)鋼、不銹鋼、鋁及鋁合金等實(shí)心焊絲的質(zhì)量也比較穩(wěn)定。然而，700MPa級以上的高強(qiáng)鋼焊絲、耐熱鋼焊絲的研制仍處于瓶頸階段。800MPa級高強(qiáng)度鋼等特殊鋼種實(shí)心焊絲仍主要依靠進(jìn)口。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國焊接材料的消耗量將持續(xù)增長，為了盡快發(fā)展我國氣體保護(hù)實(shí)心焊絲產(chǎn)業(yè)，更好地滿足焊接生產(chǎn)需求，專家提出應(yīng)大力發(fā)展氣體保護(hù)焊絲品種，如700MPa、800MPa高強(qiáng)度焊絲等，以滿足焊接生產(chǎn)發(fā)展要求。本發(fā)明者對國內(nèi)外的雜志、會議論文集、專利文獻(xiàn)等作了初步檢索，共檢索到以下8篇相關(guān)文獻(xiàn)。1.TherightweldingwirecouldhelptheU.S.Navysavemillions,WeldingJournal.Vol.78,No.6，pp.55-58,June1999.2.Consumablesforweldinghighstrengthsteels,Svetsaren.Vol.54,no.1-2,pp.29-33.1999,上述兩項(xiàng)非專利文獻(xiàn)的焊絲熔敷金屬的化學(xué)成分如下表1所示，還原為光焊絲的化學(xué)成分的話，其Ni含量要稍大于表中所列數(shù)值，同時有可能不含Ti元素或含有微量的Ti。表l文獻(xiàn)l、2所述焊絲的熔敷金屬的化學(xué)成分<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>3.焊接用焊絲，申請(專利)號89105436.74.一種氣體保護(hù)焊焊絲，申請(專利)號95108258.25.微鈦硼高韌性氣體保護(hù)焊絲，申請(專利)號01128326.26.低合金高強(qiáng)鋼用高韌性氣體保護(hù)焊絲，申請(專利)號01133651.X7.WELDINGWIREFORLOW匿Cr-CONTENT，HIGH-STRENGTH,HIGH-TOUGHNESSHEAT-RESISTINGSTEEL,PUB.NO.:2002掘579[JP2002001579A].8.GASSHIELDARCWELDINGWIREFORLINEPIPE,ANDGASSHIELDARCWELDINGMETHODOFLINEPIPEPERIMETER,PUB.NO.:2000隱218391[JP2000218391A].上述文獻(xiàn)3-8的焊絲熔敷金屬的化學(xué)成分見如下表2。其中，文獻(xiàn)3和4所述焊絲不含有Cr元素，采用較昂貴的Ni、Mo元素；文獻(xiàn)5和6所述焊絲含有B元素，不含Mo元素，含有B元素的焊絲雖然可以在一定程度上提高其熔敷金屬的力學(xué)性能，但是冶煉難度大，得率低；文獻(xiàn)7所述焊絲屬于耐熱結(jié)構(gòu)鋼，含有比較高的Cr;文獻(xiàn)8所述焊絲具有一定的耐蝕性，含有較高成的Ni、Cr,主要應(yīng)用于輸送油、輸天然氣管道。表2文獻(xiàn)3-8所述焊絲的熔敷金屬的化學(xué)成分<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>通過上述初步檢索發(fā)現(xiàn)，高強(qiáng)鋼實(shí)心焊絲大多指合金成分較高的焊絲，主要應(yīng)用于耐熱鋼、不銹鋼、3.5Ni和9Ni鋼等結(jié)構(gòu)鋼的焊接，而非低合金鋼焊絲。這些高強(qiáng)焊絲通過添加大量的貴重合金元素(Ni、Mo、B、Ti、Re等)來提高強(qiáng)度，雖然力學(xué)性能達(dá)到要求，但是較高的合金元素含量不僅提高了生產(chǎn)成本，同時也增加了裂紋敏感系數(shù)，對焊接不利。由于這些原因，導(dǎo)致我國尚無成熟的700MPa級氣體保護(hù)焯商品焊絲遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足日益增長的低合金高強(qiáng)鋼氣體保護(hù)焊的需求。本發(fā)明者通過不斷摸索，最終解決了抗拉強(qiáng)度700MPa、800MPa的低合金結(jié)構(gòu)鋼的配套氣體保護(hù)焊絲問題，從而完成了本發(fā)明。因此，本發(fā)明第一個目的是提供一種氣體保護(hù)焊絲盤條。本發(fā)明第一個目的是提供一種氣體保護(hù)焊絲。本發(fā)明第三個目的是提供這種氣體保護(hù)焊絲在抗拉強(qiáng)度600-800MPa的低合金結(jié)構(gòu)鋼焊接上的應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種氣體保護(hù)焊絲盤條，所述焊絲盤條，包括以下組成元素(wt%):C:0.03~0.12,Si:0.30~0.80，Mn:1.2~2.2，S:《0.015，P:《0.020，Ni:0.4~1.0，Cr:0.1~0.5，Mo:0.2~0.6，Ti:0.060.2，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)元素。本發(fā)明提供一種氣體保護(hù)焊絲，所述焊絲，包括以下組成元素(Wtn/。):C:0.030.12，Si:0.30~0.80，Mn:1.22.2，S:《0.015，P:《0.020，Ni:0.4~1.0，Cr:0.1~0,5，Mo:0,20,6，Ti:0.06~0.2，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)元素。本發(fā)明所述焊絲盤條、焊絲的化學(xué)成分，其設(shè)計(jì)的機(jī)理是利用合金元素的細(xì)晶強(qiáng)化、相變強(qiáng)化來提高強(qiáng)度，同時利用熔敷金屬所特有的細(xì)小鐵素體+貝氏體的組織來提高其強(qiáng)度和沖擊韌性；良好的抗裂性主要是在滿足強(qiáng)度要求的前提下，盡可能采用少的合金元素來降低裂紋敏感系數(shù)。具體來說，本發(fā)明提供的焊絲盤條及焊絲中各化學(xué)成分具有如下作用C:是非常有效的硬化和固溶強(qiáng)化組元，然而過高的碳含量會促進(jìn)高碳馬氏體的形成，同時碳化物還常作為裂紋源出現(xiàn)，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0.01-0.05%范圍內(nèi)。Si:具有脫氧效果，當(dāng)硅以固溶態(tài)的形式存在時，可以提高機(jī)體的屈服強(qiáng)度，但會使材料的韌脆轉(zhuǎn)變溫度提高，因此將焊絲中的Si含量控制在0.3-0.8%范圍內(nèi)。Mn:作為硬化元素加入，同時還起到脫氧和脫硫的作用，然而過高的Mn含量已造成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Mn含量控制在1.2-2.2%范圍內(nèi)。S、P對焊縫金屬低溫韌性有危害作用，應(yīng)盡量降低，.S《0.015%，P《0.02%。Ni:是提高材料韌性的重要元素之一，也是奧氏體穩(wěn)定化的主要元素，加入鎳元素有降低韌脆轉(zhuǎn)變溫度的作用，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)的焊縫金屬具有優(yōu)異的強(qiáng)韌性匹配，因此將Ni的加入量確定在0.4-1.0%范圍內(nèi)。Cr:具有顯著強(qiáng)化鐵素體的效果，然而過高的Cr含量會導(dǎo)致焊縫金屬冷裂紋敏感性增加，因此將焊絲中Cr含量控制在0.1-0.5%范圍內(nèi)。Mo:是固溶強(qiáng)化的主要元素，可以提高焊接強(qiáng)度和改善焊縫組織性能，然而Mo與其他元素相結(jié)合容易形成碳化物，因此將殍絲中Mo含量控制在0.2-0.6%范圍內(nèi)。Ti:鈦元素可以改善施焊抗氣孔性和提高低溫沖擊韌性，Ti容易形成碳化物、氮化物和氧化物，因此將焊絲中Ti含量控制在0.06-0.2%范圍內(nèi)?？傊景l(fā)明所述焊絲的化學(xué)成分，含有合理的Ni、Cr、Mo、Ti含量，不含有B、Re、Nb、V等微合金元素。本發(fā)明所提供的焊絲盤條及焊絲，其生產(chǎn)工藝路線是氣體保護(hù)焊絲盤條和焊絲的常規(guī)生產(chǎn)工藝。其中，焊絲盤條的生產(chǎn)工藝包括以下步驟l)轉(zhuǎn)爐；2)精煉；3)模鑄；4)鋼錠軋制；5)鋼坯控軋控冷；6)吐絲；7)集巻；8)檢驗(yàn)；9)包裝。焊絲的生產(chǎn)工藝流程為l)盤條的入廠檢驗(yàn)；2)粗拉拔工序；3)鍍銅工序；4)精拉拔工序；5)分巻包裝工序。本發(fā)明另一方面提供這種氣體保護(hù)焊絲在抗拉強(qiáng)度600-800MPa的低合金結(jié)構(gòu)鋼焊接上的應(yīng)用?！幸嫘Ч景l(fā)明提供的焊絲盤條、焊絲，化學(xué)成分設(shè)計(jì)簡單，含有較少的Ni、Mo貴重合金元素的用量，經(jīng)濟(jì)性得以提高，且裂紋敏感系數(shù)得以降低；采用Ni-Cr-Mo-Ti體系，使熔敷金屬既具有較高的強(qiáng)度，同時又具有良好的抗裂性和低溫沖擊韌性以及優(yōu)良的力學(xué)性能。本發(fā)明所提供的焊絲，屈服強(qiáng)度^600MPa;抗拉強(qiáng)度》700MPa;伸長率>18%;-20°C、-40°(3條件下Akv分別大于80J和47J，可用于抗拉強(qiáng)度700MPa的低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接，屬于等強(qiáng)匹配，也可用于600MPa和800MPa的低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接，分別屬于高匹配和稍低強(qiáng)匹配。本發(fā)明所提供的焊絲可應(yīng)用于如下領(lǐng)域工程機(jī)械、重型汽車、水電、煤電等行業(yè)。具體實(shí)施例方式下面用實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步闡述，但這些實(shí)施例絕非對本發(fā)明有任何限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員在本說明書的啟示下對本發(fā)明實(shí)施中所作的任何變動都將落在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。實(shí)施例1按本發(fā)明的成分設(shè)計(jì)進(jìn)行焊絲盤條生產(chǎn)，工藝過程包括l)轉(zhuǎn)爐；2)精煉；3)模鑄;4)鋼錠軋制；5)鋼坯控軋控冷；6)吐絲；7)集巻；8)檢驗(yàn)；9)包裝。再進(jìn)行焊絲的生產(chǎn)工藝流程為l)盤條的入廠檢驗(yàn)；2)粗拉拔工序；3)鍍銅工序；4)精拉拔工序；5)分巻包裝工序。所得焊絲熔敷金屬的化學(xué)成分見表3，力學(xué)性能見表8。表3實(shí)施例1悍絲的成品化學(xué)成分(wt%)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實(shí)施例2生產(chǎn)工藝與實(shí)施例1相同。所得焊絲熔敷金屬的化學(xué)成分見表4，力學(xué)性能見表8。表4實(shí)施例2焊絲的成品化學(xué)成分(wt%)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實(shí)施例3生產(chǎn)工藝與實(shí)施例1相同。所得焊絲熔敷金屬的化學(xué)成分見表5，力學(xué)性能見表8。表5實(shí)施例3焊絲的成品化學(xué)成分(wt%)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實(shí)施例4生產(chǎn)工藝與實(shí)施例1相同。所得焊絲熔敷金屬的化學(xué)成分見表6,力學(xué)性能見表8。表6實(shí)施例4焊絲的成品化學(xué)成分(wt%)<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>實(shí)施例5生產(chǎn)工藝與實(shí)施例1相同。所得焊絲熔敷金屬的化學(xué)成分見表7，力學(xué)性能見表8。表7實(shí)施例5焊絲的成品化學(xué)成分(wt%)<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表8實(shí)施例1-7焊絲的焊絲熔敷金屬的力學(xué)性能<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>注熔敷金屬試驗(yàn)時，焊接保護(hù)氣體采用80%Ar+20%CO2。Ak/是五個焊絲的熔敷試樣CVN試驗(yàn)的沖擊數(shù)值平均值。權(quán)利要求1.一種氣體保護(hù)焊絲盤條，其特征在于，包括以下組成元素(wt％)C0.03～0.12，Si0.30～0.80，Mn1.2～2.2，S≤0.015，P≤0.020，Ni0.4～1.0，Cr0.1～0.5，Mo0.2～0.6，Ti0.06～0.2，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)元素。2.權(quán)利要求1所述盤條拉制而成的氣體保護(hù)焊絲，其特征在于，包括以下組成元素(wt%):C:0.03~0.12，Si:0.30~0.80，Mn:1.22.2，S:《0.015，P:《0.020，Ni:0.41.0，Cr:0.1~0.5，Mo:0.2~0.6，Ti:0.06~0.2，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)元素。3.權(quán)利要求2所述氣體保護(hù)焊絲在抗拉強(qiáng)度600-800MPa的低合金結(jié)構(gòu)鋼焊接上的應(yīng)用。全文摘要本發(fā)明提供一種氣體保護(hù)焊絲盤條及焊絲，兩者均包括以下組成元素(wt％)C0.03～0.12，Si0.30～0.80，Mn1.2～2.2，S≤0.015，P≤0.020，Ni0.4～1.0，Cr0.1～0.5，Mo0.2～0.6，Ti0.06～0.2，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)元素。本發(fā)明的焊絲化學(xué)成分設(shè)計(jì)簡單，含有較少的貴重合金元素，裂紋敏感系數(shù)較低，熔敷金屬具有較高的強(qiáng)度、良好的抗裂性和低溫沖擊韌性以及優(yōu)良的力學(xué)性能。本發(fā)明所示焊絲適用于抗拉強(qiáng)度600-800MPa的低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接，可應(yīng)用于工程機(jī)械、重型汽車、水電、煤電等行業(yè)。文檔編號B23K35/30GK101288925SQ200710039749公開日2008年10月22日申請日期2007年4月20日優(yōu)先權(quán)日2007年4月20日發(fā)明者屈朝霞申請人:寶山鋼鐵股份有限公司