一種高強度焊條的製作方法
2023-05-18 11:42:06
專利名稱：一種高強度焊條的製作方法
所屬領域本發明屬於焊接材料領域。特別適合於焊接屈服強度大於950Mpa級的高強度結構鋼用高強度焊條。
背景技術：
在現有技術的焊接材料領域中，有資料介紹過能達到高強度的焊接材料有CN 1120479A；CN 1200317A；US 6114656A；US 5744782A；US5523540等幾項專利文獻，在這些文獻中分別介紹了不同的焊絲成分組成與使用性能等，但通過文章可看出該類專利均屬氣保焊、埋弧焊等焊絲材料。在焊接過程中，焊絲中的脫氧元素鈦、矽、錳等都有較大燒損，如保護氣體不同，則燒損程度也不同，採用CO2氣體保護焊時的燒損程度就遠高於Ar氣保護焊。而埋弧焊焊絲的成分也與熔敷金屬的成分有區別，當採用高矽焊劑時，會有部分矽從焊劑中向熔敷金屬中過渡，因此焊絲中的矽含量要比熔敷金屬中含量低些。基於上述，焊絲的成分不適於與焊條的熔敷金屬成分進行比較。專利文件CN1433869A所發明的高強度高韌性焊條，其熔敷金屬的屈服強度為785Mpa級，在該專利的實施例中，焊條的熔敷金屬力學性能是σb＝895Mpa，σ0.2＝830Mpa，-50℃的衝擊功Akv＝56J，在強度方面遠不能滿足屈服強度為950Mpa級高強度鋼的焊接要求。目前已知的高強度焊接材料(1998年冶金工業出版社出版的「低合金鋼焊接基本數據手冊」)有HQ100鋼專用配套焊條，它的熔敷金屬力學性能是σs＝859Mpa；σb＝978Mpa；-40℃的衝擊功Akv＝37J。該焊條的不足之處也是熔敷金屬的屈服強度低，不能與母材的高強度性能相匹配。
發明內容
本發明的目的是提出一種成分設計合理，能提高焊條熔敷金屬屈服強度的高強度焊條。
根據本發明目的，我們所提出的在焊態下使用具有高強度的焊條，其特徵在於熔敷金屬化學成分的重量％為C≤0.07％；Si 0.1-0.6％；Mn 1.2-1.9％；Ni 2.6-3.8％；Cr 0.41-1.50％；Mo 0.66-1.6％；Ti 0.003-0.03％；其餘為Fe。在本發明焊條的熔敷金屬成分中，我們對各化學元素的限定理由分別敘述如下在本發明焊條的成分中，碳有提高熔敷金屬強度的效果，同時對降低其韌性和抗裂性能都有明顯的作用，為提高韌性和改善抗裂性能，碳的含量應儘量低些。但是，焊接過程中，焊芯、藥皮中的鐵合金和碳酸鹽等物質都有可能向熔敷金屬中過渡碳，所以，碳含量應限制在≤0.07％。在本發明焊條成分中加入的矽，是焊接過程中有效的脫氧元素，當熔敷金屬中的矽含量小於0.1％時，不可能充分的脫氧，使焊縫中可能產生氣孔等焊接缺陷；當含矽量超過0.6％時，則對焊縫的低溫韌性有損害。錳元素具有良好的脫氧和脫硫效果，能有效地提高熔敷金屬的強度，當含錳量小於1.2％時，熔敷金屬的強度達不到要求，同時也不利於防止焊接熱裂紋的產生；當含錳量大於1.9％時，熔敷金屬的韌性會降低。在本發明焊條中加入的鎳，可以通過細化α相的晶粒來提高熔敷金屬的韌性，降低其脆性轉變溫度；當鎳含量小於2.6％時，低溫下衝擊功則明顯下降，但鎳含量大於3.8％時，熱裂紋敏感性則會增大。鉻是碳化物的形成元素，對提高熔敷金屬的強度有明顯作用，但對低溫韌性則有不良的影響，當Cr含量小於0.41％時，熔敷金屬的強度達不到要求；當Cr含量大於1.5％時，熔敷金屬的韌性明顯惡化。加入鉬元素在提高強度的同時對低溫韌性也有一定的不良影響，因此，為達到所要求的強度，應控制鉬含量不小於0.66％，但鉬含量高於1.6％時，會對韌性不利。鈦是強烈的脫氧元素，它與氮有很強的親合力，所形成的TiN質點可以作為晶核，促進針狀鐵素體的生成，具有細化組織提高韌性的效果。但是，鈦元素的過渡係數很小，絕大部份鈦在焊接時被電弧燒損，為了改善本發明焊條的韌性，鈦元素的含量應控制在0.003％-0.03％範圍內。在本發明焊條中的硫、磷都屬於對熔敷金屬的韌性有很大危害的元素，應該儘量降低。其餘為Fe。本發明高強度焊條的製備與現有技術相同，可以採用通過藥皮實現合金化，也可以採用通過焊芯實現合金化。按本發明焊條的熔敷金屬合金成分進行冶煉並鑄成鋼錠，再經鍛造、軋制盤條、拔絲成設定尺寸的焊芯；當採用藥皮合金化時，通常使用市售的H08E焊芯，在通用的油壓型焊條壓塗機上壓製成焊條，然後經低溫烘乾和高溫烘乾。
採用本發明高強度焊條與現有技術相比較，具有成分設計簡單、合理，採用該焊條進行焊接，能有效地提高焊條熔敷金屬的屈服強度，經實踐證明(見實施例)，本發明焊條的熔敷金屬具有良好的綜合力學性能，其抗拉強度大於1000MPa；屈服強度在950MPa以上；在-50℃的衝擊功大於27J。
具體實施例方式
本發明實施例的焊條，是通過焊芯合金化或部份焊芯十藥皮實現合金化後，得到了綜合力學性能良好的熔敷金屬。按設定的成分要求，共冶煉了2爐鋼，鋼錠先鍛成110mm的方坯，再軋成φ8mm的盤條，最後拉拔成直徑為φ4mm的合金焊芯。鍛造溫度1180℃，終鍛溫度為850℃；拉拔道次為5道次。為實現藥皮合金化，我們選擇了優質的H08E盤條，並拉拔成直徑為φ4mm的焊芯，焊芯的具體化學成分均列入表1。實施例焊條的藥皮成分配比見表2；焊條的製備是在通常的油壓型焊條壓塗機上壓製成焊條。焊條經80℃低溫烘乾和400℃的高溫烘乾後供焊接試板用。焊接用試板為低合金鋼板，厚度為20mm；鋼板的化學成分見表3；焊接坡口尺寸、取樣位置及試驗方法等均按國家標準GB/T5118(低合金鋼焊條)的規定進行實施。本發明實施例的焊接條件如下直流電源反極性，焊接電流150-160A；電弧電壓23-24V；焊速為150-160mm/分鐘；道間溫度120-130℃。焊條熔敷金屬的化學成分均列入表4；焊條熔敷金屬的力學性能列入表5。
在本發明實施例中所列舉的各表分別為表1為本發明實施例焊條的焊芯具體化學成分(重量％)；表2為實施例焊條的藥皮成分配比(重量％)；表3為實施例用低合金鋼鋼板的化學成分(重量％)；表4為實施例焊條的熔敷金屬化學成分(重量％)；表5為實施例焊條的熔敷金屬力學性能。在下列各表中序號1-4為本發明實施例，序號5為對比例。
表1本發明實施例焊條的焊芯具體化學成分(重量％)
表2本實施例焊條的藥皮成分配比(重量％)
表3本實施例用低合金鋼鋼板的化學成分(重量％)
表4本實施例焊條的熔敷金屬化學成分(重量％)
表5本實施例焊條的熔敷金屬力學性能
權利要求
1.一種在焊態下使用具有高強度的焊條，其特徵在於該焊條的熔敷金屬化學成分重量％為C≤0.07％；Si 0.1-0.6％；Mn 1.2-1.9％；Ni 2.6-3.8％；Cr 0.41-1.5％；Mo 0.66-1.6％；Ti 0.003-0.03％；其餘為Fe。
全文摘要
本發明屬於焊接材料領域。該焊條是一種在焊態下使用具有高強度的焊條，可用於焊接屈服強度大於950MPa級的高強度結構鋼。本發明高強度焊條的特徵在於組成焊條的熔敷金屬化學成分為C≤0.07％；Si 0.1－0.6％；Mn 1.2－1.9％；Ni 2.6－3.8％；Cr 0.41－1.50％；Mo 0.66－1.6％；Ti 0.003－0.03％；其餘為Fe。本發明焊條與現有技術相比較具有成分設計合理。該焊條的熔敷金屬具有良好的綜合力學性能，其抗拉強度大於1000MPa；屈服強度在950MPa以上；在－50℃的衝擊功大於27J。
文檔編號B23K35/32GK1528555SQ20031010019
公開日2004年9月15日 申請日期2003年10月17日 優先權日2003年10月17日
發明者尹士科, 王移山, 李箕福, 謝少輝 申請人:安泰科技股份有限公司, 鋼鐵研究總院