專利名稱：一種焊縫強(qiáng)韌化mag焊絲的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及低合金高強(qiáng)鋼焊接材料領(lǐng)域，尤其涉及一種GR. 65鋼用焊縫強(qiáng)韌 化MAG焊絲。
背景技術(shù)：
鑒于GR. 65鋼(其化學(xué)元素成分見表1)在使用現(xiàn)有焊絲制造特高壓鐵塔時(shí)，通常 采用ER55-G型焊絲進(jìn)行氣體保護(hù)焊焊接，但表現(xiàn)出焊縫韌性較差、裂紋傾向較大的實(shí)際應(yīng) 用問題，生產(chǎn)實(shí)際要求能有一種既不明顯劣化焊接接頭強(qiáng)度與剛度又能大幅度提升焊縫韌 性的方法，焊縫合金化是一種行之有效的方法，能夠改善焊縫韌性、降低裂紋傾向。通過(guò)實(shí) 驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)Ni元素在改善鋼材焊縫性能方面具有較好的表現(xiàn)，通過(guò)合金化焊絲的方法向 GR. 65鋼焊縫中加入適量的Ni元素，調(diào)整其與其它合金元素的配比，從而在不降低焊縫強(qiáng) 的同時(shí)達(dá)到改善低合金高強(qiáng)鋼焊縫韌性、降低裂紋傾向的目的。當(dāng)前已存在的韌性化焊絲有高鎳含量的鎳基合金焊絲(含鎳高達(dá)3%_6%)，但在試 驗(yàn)中，相同的焊接工藝條件下，應(yīng)用于GR. 65鋼的鎳基焊絲焊接時(shí)表現(xiàn)出鎳含量高于某一 閥值(2. 21%)時(shí)，焊接接頭的抗拉強(qiáng)度顯著降低，平均為564Mpa ；而鎳含量較低(低于1%)甚 至不存在鎳元素時(shí)其抗拉強(qiáng)度為534. 7Mpa,基于本類型鋼材的應(yīng)用要求，確定本發(fā)明焊縫 強(qiáng)韌化焊絲中的鎳含量在介于1. 50 1. 90%時(shí)，焊縫抗拉強(qiáng)度可平均達(dá)到623ΜΡ 1，能夠滿 足強(qiáng)度和韌性的雙重要求。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服GR. 65鋼焊接時(shí)背景技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種GR. 65鋼用 焊縫強(qiáng)韌化MAG焊絲。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
本發(fā)明的GR. 65鋼用焊縫強(qiáng)韌化MAG焊絲其配方以質(zhì)量百分比計(jì)其成分如下C:
0.07% 0. 12%, Si 0. 075% 0. 095%, Mn :0. 50% 1. 00%, P ^ 0. 01%, S 彡 0. 01%, Ni
1.50% 1. 90%, Cr :0. 03% 0. 04%, Mo :0. 20% 0. 45%, Al :0. 10% 0. 15%,其余為鐵。本發(fā)明與背景技術(shù)相比，具有的有益效果是
1)成分穩(wěn)定可控、組織均勻，焊接時(shí)合金燒損少，相對(duì)成本低廉；
2)焊縫最終組織成分為針狀鐵素體和先共析鐵素體，其顯著特點(diǎn)是針狀體素體體積分 數(shù)提高，先共析鐵素體體積分?jǐn)?shù)降低，而以大針針狀鐵素體和先共析鐵素體比的形式出現(xiàn)， 焊縫晶粒得到明顯細(xì)化，顯微硬度有輕微提高；
3)減少焊縫碳化物的偏析，顯著提高焊縫區(qū)抗拉強(qiáng)度和夏比沖擊韌性，降低焊接裂紋 傾向和焊接接頭的韌脆轉(zhuǎn)變溫度，并進(jìn)一步提高了焊接構(gòu)件的溫度適應(yīng)性。本發(fā)明焊絲具有這些特點(diǎn)最終能夠解決了針對(duì)GR. 65鋼焊接接頭強(qiáng)度盈余而韌 性、塑性不足的問題，能夠替代ER55-G焊絲成為這一鋼種的專用焊絲。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明焊絲化學(xué)成分的配比依據(jù)敘述如下
根據(jù)材料學(xué)理論可知，焊縫中針狀鐵素體和先共析鐵素體組織所占比例對(duì)焊縫韌性的 強(qiáng)弱具有顯著的影響。先共析鐵素體是焊縫金屬發(fā)生固態(tài)相變時(shí)首先在奧氏體晶界析出的 組織。由于裂紋易經(jīng)先共析鐵素體網(wǎng)擴(kuò)展，因此先共析鐵素體對(duì)裂紋擴(kuò)展的抵抗力較低。針 狀鐵素體是一種非熱力學(xué)平衡組織，它的生成是通過(guò)形核和生長(zhǎng)反應(yīng)在奧氏體晶粒內(nèi)部進(jìn) 行。合金元素和鋼中的C、N等元素結(jié)合形成的難熔雜質(zhì)顆粒往往成為針狀鐵素體的形核核 心，促進(jìn)了針狀鐵素體的形成，提高了針狀鐵素體在焊縫中的體積百分比。隨著焊縫中針狀 鐵素體組織所占比例的提高，端口韌脆轉(zhuǎn)變溫度下降，韌性提高。反之，焊縫中先共析鐵素 體組織所占比例增多，斷口韌脆轉(zhuǎn)變溫度上升，韌性下降。針狀鐵素體有非常細(xì)小的晶粒尺 寸和高密度的位錯(cuò)，這些特點(diǎn)使得它能極大的改善焊接接頭的韌性和延展性。經(jīng)分析研究，Ni元素促進(jìn)GR. 65鋼這類特高壓鐵塔用低合金高強(qiáng)鋼焊縫韌性增強(qiáng) 可能有如下原因首先，碳元素與Ni元素不形成碳化物而多以互溶的形式存在于鋼的α相 與Y相中，并通過(guò)細(xì)化α相的晶粒，使得焊縫組織細(xì)化，進(jìn)而改善GR. 65鋼焊縫的韌性。其 次，M元素對(duì)焊縫中夾雜物有球化細(xì)化作用，隨著M元素的加入使得誘發(fā)針狀鐵素體形核 的夾雜物數(shù)量增加，針狀鐵素體體積含量增加，先共析鐵素體形核受到了抑制。最后，由于 GR. 65鋼焊縫中Mn含量較低(約為0. 54%, wt%)，使得焊縫針狀鐵素體的起始轉(zhuǎn)變溫度低， 擴(kuò)大了針狀鐵素體的轉(zhuǎn)變溫度范圍，故提高了針狀鐵素體組織在焊縫組織中所占的體積百 分比。在一定的含量范圍內(nèi)，隨著M元素的加入，GR. 65鋼焊縫中針狀鐵素體體積含量增 加，先共析鐵素體體積含量減少，碳化物偏析減少，焊接接頭的強(qiáng)度，硬度有所改善，焊縫韌 性得到明顯提升。當(dāng)焊縫中M元素含量超過(guò)某一范圍時(shí)，焊縫晶粒開始變大，焊縫中針狀 鐵素體減少，碳化物偏析又開始出現(xiàn)，焊縫韌性受到削弱，經(jīng)試驗(yàn)測(cè)試確定本發(fā)明焊縫韌性 化焊絲中的鎳含量在介于1. 50-1. 90%時(shí)，能夠滿足GR. 65鋼焊接制造特高壓鐵塔的強(qiáng)度和 韌性要求。本發(fā)明配方以質(zhì)量百分比計(jì)其成分如下C :0. 07% 0. 12%，Si :0. 075% 0. 095%, Mn 0. 50% 1. 00%, P ^ 0. 01%, S ^ 0. 01%, Ni :1. 50% 1. 90%, Cr :0. 03% 0. 04%, Mo 0. 20% 0. 45%, Al :0. 10% 0. 15%，其余為鐵。實(shí)施例1 所述的配方以質(zhì)量百分比計(jì)其成分如下C :0. 070%, Si :0. 075%, Mn 0. 98%, P 0. 006%, S 0. 004%, Ni :1. 50%, Cr :0. 03%, Mo :0. 45%, Al :0. 10%，其余為鐵。實(shí)施例2 所述的配方以質(zhì)量百分比計(jì)其成分如下C :0. 094%, Si :0. 086%, Mn 0. 58%, P 0. 007%, S 0. 008%, Ni :1. 90%, Cr :0. 04%, Mo :0. 20%, Al :0. 15%，其余為鐵。實(shí)施例3 所述的配方以質(zhì)量百分比計(jì)其成分如下C :0. 114%，Si :0. 093%, Mn 0. 52%, P 0. 009%, S 0. 007%, Ni :1. 78%, Cr :0. 04%, Mo :0. 36%, Al :0. 12%，其余為鐵。該GR. 65鋼用焊縫強(qiáng)韌化MAG焊絲采用真空感應(yīng)爐冶煉制成，所述焊絲亦可以通 過(guò)采用電爐加爐外精煉方法冶煉生產(chǎn)，通過(guò)澆注、鍛造、開坯、盤條軋制及焊絲拉拔各工序 制成一定規(guī)格尺寸的成品焊絲，焊絲的冶煉、及加工過(guò)程與普通的氣體保護(hù)焊用焊絲并無(wú) 差異，只需最終焊絲成分滿足該發(fā)明所述要求，并保證一定的挺直度和韌性，即可在一定 的焊接工藝條件下達(dá)到本發(fā)明所述的效果。一種GR. 65鋼用焊縫強(qiáng)韌化MAG焊絲由真空感應(yīng)爐冶煉，制成如表2所示化學(xué)成
權(quán)利要求
1.一種GR. 65鋼用焊縫強(qiáng)韌化MAG焊絲，其特征在于，配方以質(zhì)量百分比計(jì)其成分如 下:C :0. 07% 0. 12%, Si 0. 075% 0. 095%, Mn :0. 50% 1. 00%, P ≤ 0. 01%, S ≤ 0. 01%, Ni 1. 50% 1. 90%, Cr :0. 03% 0. 04%,Mo :0. 20% 0. 45%, Al :0. 10% 0. 15%，其余為鐵。
2.根據(jù)權(quán)利1所述的一種GR.65鋼用焊縫強(qiáng)韌化MAG焊絲，其特征在于，所述的配方 以質(zhì)量百分比計(jì)其成分如下:C :0. 070%, Si :0. 075%, Mn :0. 98%, P :0. 006%, S :0. 004%, Ni 1. 50%, Cr 0. 03%, Mo :0. 45%, Al :0. 10%，其余為鐵。
3.根據(jù)權(quán)利1所述的一種GR.65鋼用焊縫強(qiáng)韌化MAG焊絲，其特征在于，所述的配方 以質(zhì)量百分比計(jì)其成分如下:C :0. 094%, Si :0. 086%, Mn :0. 58%, P :0. 007%, S :0. 008%, Ni 1. 90%, Cr 0. 04%, Mo :0. 20%, Al :0. 15%，其余為鐵。
4.根據(jù)權(quán)利1所述的一種GR.65鋼用焊縫強(qiáng)韌化MAG焊絲，其特征在于，所述的配方 以質(zhì)量百分比計(jì)其成分如下:C :0. 114%, Si :0. 093%, Mn :0. 52%, P :0. 009%, S :0. 007%, Ni 1. 78%, Cr 0. 04%, Mo :0. 36%, Al :0. 12%，其余為鐵。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種GR.65鋼用焊縫強(qiáng)韌化MAG焊絲。配方以質(zhì)量百分比計(jì)其成分如下C0.07%～0.12%，Si0.075%～0.095%，Mn0.50%～1.00%，P≤0.01%，S≤0.01%，Ni1.50%～1.90%，Cr0.03%～0.04%，Mo0.20%～0.45%，Al0.10%～0.15%，其余為鐵。本發(fā)明采用MAG焊接GR.65鋼，可達(dá)到如下效果細(xì)化焊縫區(qū)晶粒，提高焊縫區(qū)針狀體素體體積分?jǐn)?shù)，降低先共析鐵素體體積分?jǐn)?shù)，減少焊縫碳化物偏析，從而顯著提高焊縫區(qū)抗拉強(qiáng)度和夏比沖擊韌性，降低焊接裂紋傾向；降低焊接接頭的韌脆轉(zhuǎn)變溫度，提高焊接構(gòu)件的溫度適應(yīng)性。本發(fā)明焊絲能夠成為GR.65鋼專用的焊縫強(qiáng)韌化MAG焊絲。
文檔編號(hào)B23K35/30GK102114580SQ20111002819
公開日2011年7月6日 申請(qǐng)日期2011年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月26日
發(fā)明者周繼烈, 彭新源 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)