專利名稱：：一種高強CO₂氣體保護焊絲的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種高強C02氣體保護焊絲，具體地說是一種采用Cr、Cu等合金元素進行合金化的焊絲。
背景技術(shù)：
：氣體保護焊具有生產(chǎn)效率高、適應(yīng)全位置焊接、便于實現(xiàn)自動化焊接生產(chǎn)等特點，已廣泛應(yīng)用于造船、工程機械、石油化工、汽車制造、石油管線等行業(yè)。目前發(fā)達國家的氣保焊比例己達到30%以上,我國氣保焊的比例也在逐步上升，氣保焊絲用量很大。氣體保護焊絲的保護氣體一般分為C02和富氬，富氬又以20%CO2+80y。Ar為主。一般來講，C02氣體成本低且相對環(huán)保，C02氣保焊焊接效率高，但如果焊絲成分設(shè)計不合適，容易導(dǎo)致焊接飛濺大，焊縫金屬沖擊韌性不佳。為了降低生產(chǎn)成本，改善生產(chǎn)條件，對于多數(shù)普通鋼結(jié)構(gòu)或機械產(chǎn)品的生產(chǎn)，用戶希望更多地采用成本較低的C02保護氣體和焊絲，且要求具有優(yōu)良的焊接工藝性能，焊縫力學(xué)性能(主要是焊縫強度及沖擊韌性)也需要滿足一定的技術(shù)條件要求。對于高強氣體保護焊絲，人們往往把目光集中于提高焊縫韌性上，因而對富氬氣體保護焊絲關(guān)注較多，國標(biāo)GB/T8110中CO2焊絲品種較少，主要有ER49、ER50、ER55系列及ER69-3。ER49、ER50為500MPa級焊絲，屬普通焊絲。ER55及ER69-3含有較高的Mo，而ER69-3還含有較高的Ni，雖然焊縫具有較好的強韌性，但成本也大幅度上升。并且抗拉強度高于600MPa的只有ER69-3—個品種。長期以來，人們把Ni作為焊縫韌化的一種主要合金元素，因此這些高強度高韌性氣保焊絲中往往加入較高含量的Ni。在以往Ni成本較低時，Ni合金化不失為一種有效途徑，但隨著Ni價成倍增加，這些焊絲的使用者的負擔(dān)也成倍增加，不利于焊絲的推廣應(yīng)用及相關(guān)企業(yè)的發(fā)展?，F(xiàn)有的氣保焊絲中，Mo是主要的強化元素，但Mo的成本同樣很高。焊絲采用冶煉、盤條軋制、拉拔及表面鍍銅等工藝制成。氣保焊絲中一般含有較高的Si和Mn，冶煉時可采用Mn鐵及Si鐵脫氧。其它合金元素如Ni、Mo、Cr、Cu等由于與氧的親和力不大，冶煉時也容易控制。微量元素Ti、B、Als等及氣體含量根據(jù)焊絲設(shè)計要求加以控制，是焊絲鋼冶煉的難點。提高鑄坯等軸晶比例能降低鑄坯的脆性和合金元素的偏析，從而提高盤條金相組織的均勻性和性能，改善盤條的拉拔性能。焊絲直徑一般為1.2mm，也有1.6mm和0.8mm的。對于強度不高的焊絲，①5.5mm盤條可直接拉拔成①1.2mm的焊絲，對于強度較高的焊絲，拉拔過程中需進行一次或多次熱處理。最后進行表面化學(xué)鍍銅或電鍍。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對現(xiàn)有氣體保護焊絲成本高，焊接飛濺大，焊縫金屬抗拉強度、沖擊韌性低的弊端，提供了一種高強C02氣體保護焊絲。本發(fā)明降低了焊絲的成本，提高了焊縫金屬抗拉強度、沖擊韌性。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)一種高強C02氣體保護焊絲，所述焊絲的化學(xué)成分重量百分比為C:0.080.15,Si:0.501.0,Mn:1.302.00,P^O.025,S^O.020,Cr:0.400.80，Cu:0,100.60,Ti:0.050.15,B:0.0020.010,Als:0.0020.03，余量為Fe。上述焊絲的主要合金化原理是(l)用Mn、Si、Cr及Cu元素為主要強化元素，這些元素均能提高焊縫金屬的淬硬性，Cr、Cu還有利于細化焊縫晶粒，保證焊縫的強韌性。Cu含量在一定范圍內(nèi)時能提高焊縫韌性。(2)在焊絲中加入微量的Ti、B可以提高焊縫中針狀鐵素體含量，并抑制晶界鐵素體的生成。(3)在焊絲中加入適量的Si、Mn作為脫氧元素，可以降低焊縫中的含氧量，提高焊絲焊接工藝性能。(4)控制焊絲中Als的含量，并使焊縫中Ti/Als值高于1，可以提高焊縫的韌性。本發(fā)明具有以下優(yōu)點采用C、Mn、Cr及Cu元素實現(xiàn)了焊縫的強化，控制微量元素的含量使焊縫得到了進一步韌化，實驗證明，采用本發(fā)明所述焊絲使焊縫金屬的抗拉強度達到了590Mpa以上，并且在C02保護氣氛中焊接可以降低焊接時的飛濺；由于成分中不含有Ni和Mo，因此還具有成本低的優(yōu)點。本發(fā)明所述焊絲可以采用常規(guī)的盤條冶煉、軋制及焊絲拉拔工藝制備，具有容易實現(xiàn)、工藝穩(wěn)定、成材率穩(wěn)定的優(yōu)點，因此利于推廣應(yīng)用。具體實施例方式本實施方式提供一種高強C02氣體保護焊絲，該焊絲與現(xiàn)有焊絲的區(qū)別點在于成分及重量比例不同，其生產(chǎn)方法與現(xiàn)有焊絲是沒有區(qū)別的，也就是說，現(xiàn)有技術(shù)中制造焊絲的方法都可以應(yīng)用于對本專利焊絲的制造。本發(fā)明提供的焊絲化學(xué)成分重量百分比為C:0.080.15，Si:0.501.0,Mn:1.302.00,Cr:0.400.80,Cu:0.100.60，Ti:0.050.15,B:0搬0.010,Als:0.0020.03，余量為Fe。本實施方式所述焊絲的制造方法如下(1)轉(zhuǎn)爐、電爐或中頻感應(yīng)等方式進行鋼的冶煉，選用低S、P廢鋼進行焊絲鋼冶煉，其中，P^0.025，SS0.020。(2)澆注成錠并軋制成方坯或直接連鑄成方坯，盡量提高鑄坯等軸晶比例，并降低合金元素的偏析。(3)方坯軋制成盤條，盤條強度較低時有利于提高其拉拔性能。(4)盤條拉拔成焊絲并表面鍍銅，降低絲自身的強度時能提高鍍銅質(zhì)量。上述焊絲中的各種主要合金元素對焊縫金屬性能的影響分析如下。c對焊縫的強韌性有較大的影響，但c比較活潑，試驗表明，當(dāng)焊絲中(^0.15%時，在C02較強氧化性氣體保護時，C從焊絲到焊縫的過渡系數(shù)約為0.70.8。Si、Mn是脫氧元素，對焊縫也有強化作用，同時焊縫中的Mn為1.01.4%時，能提高焊縫韌性。Si、Mn兩元素的過渡系數(shù)一般只有0.40.6。Cr是最有效的強化元素之一，有細化鐵素體晶粒的作用，它還有助于保持焊縫熱處理后性能維持在較高的水平。焊縫中Cu含量低于0.5%時對焊縫起固溶強化的作用，并能提高焊縫韌性。Cr、Cu兩元素的過渡系數(shù)約為0.9。Ti、B元素的作用主要是提供直徑約0.6Pm以下的針狀鐵素體的非均質(zhì)形核核心，促進細針狀鐵素體及抑制晶界鐵素體的形成?？刂坪缚p中Ti/Ald能有效避免焊縫中形成較為粗大的(直徑為1.5um以上)、不利于韌性的含A1顆粒。以焊縫強度為目標(biāo)，確定了如前所述焊絲的化學(xué)成分，實驗證明，所述成分的的悍絲完全可以達到上述焊縫性能要求。實施例1采用50kg中頻感應(yīng)爐冶煉，其固有的電磁攪拌作用總的說來有利于提高鋼的質(zhì)量。選用低S、P廢鋼進行焊絲鋼冶煉，Cu在裝料時配入，Cr在精煉期加入，活潑微量元素在后期或在盛鋼桶中加入。冶煉采用Si鐵和Mn鐵脫氧，并嚴格控制微量元素及氣體含量，對冶煉工藝無其它特殊要求，澆注成錠。將鋼錠軋制成方坯，方坯入爐升溫至120(TC后保溫半小時，軋制成O6.5mm盤條。經(jīng)剝殼、酸洗、拉拔至03.2mm時熱處理一次，最后拉拔成規(guī)格為OL2mm的絲，表面化學(xué)鍍銅后經(jīng)壓模制成焊絲。所述焊絲的化學(xué)成分重量百分比為C0.11、Si0.65、Mn1.75、P0.015、S0.010、Cr0.55、Cu0.30、Ti0.ll、B0.005、Als0.022，O、N分別小于70ppm，余量為Fe。按GB/T8110進行C02焊接熔敷金屬性能試驗，研究焊絲的焊接工藝性能及熔敷金屬力學(xué)性能。對于高強度C02氣保焊絲，國標(biāo)規(guī)定690MPa級焊絲-20。C沖擊功(Akv)^35J，550MPa級焊絲-3(TC沖擊功(Akv)^27J。本發(fā)明采用(302保護進行焊接時，焊接工藝性能好；熔敷金屬的力學(xué)性能見后表。實施例2本實施例與實施例1的區(qū)別在于，所述焊絲的化學(xué)成分重量百分比為:C:0.09,Si:0.60，Mn:1.60，Cr:0.50,Cu:0.30，Ti:0.08，B:0.002，Als:0.002，余量為Fe。熔敷金屬的力學(xué)性能見后表。實施例3本實施例與實施例1的區(qū)別在于，所述焊絲的化學(xué)成分重量百分比為:C:0.13,Si:0.80,Mn:1.90,Cr:0.70,Cu:0.50，Ti:0.12，B:0.010，Als:0.03，余量為Fe。熔敷金屬的力學(xué)性能見后表。實施例4本實施例與實施例1的區(qū)別在于，所述焊絲的化學(xué)成分重量百分比為:C:0.08,Si:1.0，Mn:1.30,P^O.025,S^O.020,Cr:0.80,Cu:0.10,Ti:0.15,B:0.002,Als:0.03，余量為Fe。熔敷金屬的力學(xué)性能見后表。實施例5本實施例與實施例1的區(qū)別在于，所述焊絲的化學(xué)成分重量百分比為:C:0.15,Si:0.50,Mn:2.00,P^O.025,S^O.020,Cr:0.40,Cu:0.60,Ti:0.05,B:0.010，Als:0.002，余量為Fe。熔敷金屬的力學(xué)性能見后表。實施例6本實施例與實施例1的區(qū)別在于，所述焊絲的化學(xué)成分重量百分比為-C:O.ll,Si:0.90,Mn:1.70，P^O.025,SS0.020,Cr:0.80,Cu:0.20,Ti:0.06，B:0.009,Als:0.003，余量為Fe。熔敷金屬的力學(xué)性能見后表。實施例7本實施例與實施例1的區(qū)別在于，所述焊絲的化學(xué)成分重量百分比為:C:0.14，Si:0.70，Mn:1.40,P^0.025，S^0.020，Cr:0.60,Cu:0.40，Ti:0.09,B:0.006，Als:0.01，余量為Fe。熔敷金屬的力學(xué)性能見后表。實施例8本實施例與實施例1的區(qū)別在于，所述焊絲化學(xué)成分重量百分比為C0.09，Si0.90，Mnl.90，Cr0.75，Ti0.13，B0.003，Cu0.45，AlsO.Ol5，余量為Fe，O、N分別小于70ppm。用(302作保護氣。熔敷金屬的力學(xué)性能見后表。實施例9本實施例與實施例1的區(qū)別在于，所述焊絲化學(xué)成分重量百分比為C0.14，Si0.70,Mn1.60,Cr0.65,Ti0.08,B0.007，Cu0.25，Als0.005，余量為Fe，O、N分別小于70ppm。用C02作保護氣。熔敷金屬的力學(xué)性能見后表。<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>權(quán)利要求1.一種高強CO2氣體保護焊絲，其特征在于所述焊絲的化學(xué)成分重量百分比為C0.08～0.15，Si0.50～1.0，Mn1.30～2.00，P≤0.025，S≤0.020，Cr0.40～0.80，Cu0.10～0.60，Ti0.05～0.15，B0.002～0.010，Als0.002～0.03，余量為Fe。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強C02氣體保護焊絲，其特征在于所述焊絲的化學(xué)成分重量百分比為C:0.090.13,Si:0.600.80,Mn:1.601.90，Cr:0.500.70,Cu:0.300.50，Ti:0.080.12，B:0.0020.010,Als:0.0020.03，余量為Fe。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強C02氣體保護焊絲，其特征在于所述焊絲的化學(xué)成分重量百分比為C:0.110.14,Si:0.700.90,Mn:1.401.70，P^O.025,S^O.020,Cr:0.600.80,Cu:0.200.40,Ti:0.060.09,B:0.0060.009,Als:0.0030.01，余量為Fe。全文摘要一種高強CO₂氣體保護焊絲，屬于一種合金元素進行合金化的焊絲。針對現(xiàn)有氣體保護焊焊絲成本高，焊縫金屬抗拉強度、沖擊韌性低的缺點，本發(fā)明提供了一種氣體保護焊焊絲，所述焊絲的化學(xué)成分重量百分比為C0.08～0.15，Si0.50～1.0，Mn1.30～2.00，P≤0.025，S≤0.020，Cr0.40～0.80，Cu0.10～0.60，Ti0.05～0.15，B0.002～0.010，Als0.002～0.03，余量為Fe。本發(fā)明降低了焊絲的成本，提高了焊縫金屬抗拉強度、沖擊韌性，降低了焊接時的飛濺，利于推廣應(yīng)用。文檔編號B23K35/30GK101112737SQ200710053050公開日2008年1月30日申請日期2007年8月28日優(yōu)先權(quán)日2007年8月28日發(fā)明者劉吉斌,周運武,牟文廣,王玉濤,凱繆,胡家國,浮陳,黃治軍申請人:武漢鋼鐵(集團)公司