焊後需調質處理的高強度氣體保護焊焊絲的製作方法

2023-05-14 03:04:31 1

專利名稱：：焊後需調質處理的高強度氣體保護焊焊絲的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種焊絲，尤其是焊後需調質處理的高強度焊絲。
背景技術：
：目前，屈服強度700MPa以上的高強度鋼板和一些高強鑄件、鍛件已廣泛應用於工程機械、礦山機械、港口碼頭機械等領域。這種高強鋼的焊接生產通常可以分作兩類情況，一種情況是先把鋼種進行調質處理，而後進行焊接，即焊後不再需要熱處理；另一種情況是先把鋼種進行焊接，而後再進行整體調質處理。現有的焊後需要熱處理的高強鋼焊接材料及其焊接方法如下中國專利CN1120479公開了一種高強度高韌性焊絲，它主要適用於MAG法焊接高壓氣瓶，焊絲的化學成分配方如下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到抗拉強度為750850MPa，屈服強度不小於670MPa，伸長率不小於15X，-5(TC的Akv不小於70J。這種焊絲含有V微合金元素，它採用V+Ti的複合細化作用，是最終焊縫可獲得高強度高韌性的關鍵。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，與特定鹼度的焊劑匹配，埋弧焊接後，回火後從而獲得具有良好強韌性的焊管。焊管先加熱到900-110(TC進行淬火，而後回火工藝為回火溫度600-70(TC保溫時間不小於5分鐘，焊管所得焊縫金屬具有良好的低溫韌性，韌脆轉變溫度《-50°C。常溫下的焊縫金屬的抗拉強度不小於500MPa。焊接鋼管的埋弧焊絲的化學成分組成為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%，餘料為鐵和不可避免的雜質，焊劑鹼度應^1.5，尤其當其鹼度值為1.52.5，效果更佳。該方法焊後需要進行調質處理，但焊縫金屬的抗拉強度僅為500MPa級，不屬於高強材料，並且它是一種埋弧焊絲，其力學性能的獲得，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並進行後續熱處理焊接3.5%Ni鋼)。這種焊絲的化學成分組成為C0.02-0.08%，Si0.15-0.30%，MnO.30-1.00%，Ni8.0-11.0%，餘料為鐵和不可避免的雜質。這種鋼採用雙面單道焊或單面雙道焊方法。然後焊接部分經過一個高於55(TC的焊後熱處理。這種可焊接的3.5%Ni鋼應用於化工廠或用於液化氣體的儲存，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。熱處理工藝進一步提高了焊接部件的低溫韌性。本專利焊後不需要進行調質處理，本專利公開的焊絲是焊接3.5XNi鋼的專用焊絲，屬於一種高Ni焊絲(Ni8.0-11.0%)，主要用於製造低溫容器。
發明內容本發明的目的在於提供一種焊後需調質處理的高強度氣體保護焊焊絲，這種焊絲能夠焊接高強度低合金結構鋼和高強度鑄件、鍛件，焊接後強度高，低溫韌性好。本發明是這樣實現的一種焊後需調質處理的高強度氣體保護焊焊絲，其特徵在於，焊絲化學成分為(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，餘量為Fe及不可避免的雜質元素。所述焊絲在富氬氣體保護焊後，調質態下所得熔敷金屬的力學性能為屈服強度ReL>630MPa，抗拉強度Rm>780MPa，伸長率A>20%，_40°C時的衝擊吸收功Akv>60J。本發明焊絲由於需要焊後調質處理，因此需要一定的合金成分，同時要保證良好的低溫衝擊韌性、可焊性及經濟性，合金成分應儘可能簡單。其合金係為C-Si-Mn-Ni-Cr-Mo-Ti，它通過固溶強化、析出強化、細晶強化等手段來提高熔敷金屬的強度和低溫韌性。具體化學成分的限定理由如下C:對提高強度有很大貢獻，是最廉價的合金強化元素。碳是奧氏體轉變成馬氏體、貝氏體等強化相的必需元素，但碳含量增加，會使其延伸率降低，塑性、低溫韌性，冷變形能力變差，這對焊絲盤條的拉拔性能不利。本發明C的選擇的範圍是0.030.12%。Si:為脫氧元素，在鋼中有一定的固溶強化作用，但含量太高會影響鋼的韌性，並使焊接性能變差，合理的範圍是0.300.80%。Mn:作為強化焊縫金屬強度的主要元素，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，會引起鋼的韌性和焊接性變差，所以限定錳的範圍是1.22.2%。Ni:促進奧氏體向針狀鐵素體轉變，同時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於穩定；但由於Ni是一種比較昂貴的合金元素，為降低鋼的合金成本，本發明限定鎳的範圍是1.02.0%。Cu:—定量的銅含量可有效防止氫脆的發生，這一點對於高強焊絲鋼很是重要。由於本發明焊絲中至少含有1%的附含量，因此加入少量銅不會引起低溫韌性的降低，同時還能在一定程度上增加強度。基於這些因素本發明限定銅的範圍是0.050.30%。Cr:鉻是鋼中重要的強化元素之一，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，會降低鋼板韌性，增加焊接裂紋敏感性，其合理範圍是0.10-0.50%。Mo:有效增加鋼的淬透性和淬硬性，使鋼淬火後得到均勻細小的馬氏體、板條貝氏體組織，可顯著提高鋼的強度和韌性。本發明限定鉬的範圍是0.200.80%。Ti:強碳氮化合物形成元素，它們的細小析出相可細化組織，提高鋼的強度和韌性。通過這種細小析出相，可阻礙鋼板淬火加熱時奧氏體晶粒的長大，從而得到更加細小的等軸淬火組織，促使得到馬氏體_貝氏體組織更加細小，從而能夠獲得很好的低溫衝擊韌性。另外，鈦在焊縫金屬中主要起到脫氧、脫氮作用。在熔池內與02結合生成TiO，在固態相變時為AF提供形核基礎。但較多的Ti會降低鋼板的延伸率，所以其含量限定在0.03-0.20%。P、S:雜質元素含量越低，鋼質就越純淨，韌性會越好。綜合煉鋼成本的因素，分別控制在P《0.020%，S《0.015%。本發明具有以下有益效果本發明焊絲焊接並經調質處理後，熔敷金屬具有良好的力學性能，尤其是良好的低溫韌性；由於本發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。本發明焊絲可用於抗拉強度為800MPa的低合金結構鋼或高強度鑄件、鍛件的氣體保護焊接，屬於等強匹配，尤其適合焊接部件在焊後需要調質處理時的情況；也可用於900MPa和lOOOMPa的低合金結構鋼或高強度鑄件、鍛件的焊接，屬於低強匹配。具體實施例方式根據本發明焊絲的化學成分範圍，用300t轉爐冶煉、熱軋成(p5.5的盤條，再進行粗拉拔、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，焊絲的化學成分見表1。焊接試板採用鐵路用鍛造鉤尾框，鋼材的牌號為25MnCrNiMoA，板厚20mm，坡口形式為60°單面V型對接，底面間隙12mm。採用富氬氣體保護焊，氣體比例Ar80%+C0220%，焊前預熱，預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。焊後對試件進行調質處理加熱至90(TC保溫30分鐘，水淬，淬火後，對接頭進行58(TC保溫60分鐘的回火工藝，空冷。在這個焊接試板中切取熔敷金屬的拉伸試樣和衝擊試驗，進行性能測試，試驗結果見表2。表1實施例焊絲的成品化學成分(wt%)tableseeoriginaldocumentpage5表2實施例焊絲熔敷金屬的力學性能tableseeoriginaldocumentpage6表2中Akv*是五個熔敷試樣CVN試驗(夏比V型缺口衝擊試驗)的衝擊數值平均值。由表2可見，本發明焊絲在富氬氣體保護焊後，調質態下所得熔敷金屬的力學性能為屈服強度ReL>630MPa，抗拉強度Rm>780MPa，伸長率A>20%，-4(TC時的衝擊吸收功Akv>60J。本發明的焊絲適合抗拉強度SOOMPa的低合金結構鋼或高強度鑄件、鍛件的焊接，尤其是焊後需要調質處理的鋼種。主要應用領域有鐵路車輛上的鍛造鉤尾框、工程機械、起重運輸設備、重載車輛、礦山機械等重要結構的焊接生產與製造。權利要求一種焊後需調質處理的高強度氣體保護焊焊絲，其特徵在於，焊絲化學成分為(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，餘量為Fe及不可避免的雜質元素。2.如權利要求1所述的焊後需調質處理的高強度氣體保護焊焊絲，其特徵在於，所述焊絲在富氬氣體保護焊後，調質態下所得熔敷金屬的力學性能為屈服強度ReL>630MPa，抗拉強度Rm>780MPa，伸長率A>20%，-4(TC時的衝擊吸收功Akv>60J。全文摘要本發明涉及一種焊絲，尤其是焊後需調質處理的高強度焊絲。一種焊後需調質處理的高強度氣體保護焊焊絲，其化學成分為(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，餘量為Fe及不可避免的雜質元素。所述焊絲在富氬氣體保護焊後，調質態下所得熔敷金屬的力學性能為屈服強度ReL≥630MPa，抗拉強度Rm≥780MPa，伸長率A≥20％，-40℃時的衝擊吸收功Akv≥60J。本發明焊絲熔敷金屬經調質處理後，強度高、低溫韌性好，同時具有優良的焊接工藝性能。文檔編號C21D9/50GK101722382SQ20081020155公開日2010年6月9日申請日期2008年10月22日優先權日2008年10月22日發明者屈朝霞,王海濤申請人:寶山鋼鐵股份有限公司