一種高韌性co2氣體保護焊絲、盤條及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高韌性CO2氣體保護焊絲、盤條及其應(yīng)用，其化學(xué)成分以重量百分比為：C?0.05～0.09%，Si?0.40～0.80%，Mn?1.50～2.00%，S≤0.010%，P≤0.015%，Ni?0.40～0.80%，Cr?0.30～0.55%，Ti?0.10～0.20%，B?0.002～0.010%，余量為Fe及不可避免雜質(zhì)。本發(fā)明焊絲及盤條化學(xué)成分設(shè)計簡單，采用CO2氣體保護焊后，獲得的焊縫金屬的抗拉強度>620MPa，屈服強度>540MPa，-50℃沖擊功>34J，焊絲具有良好的工藝性能。本發(fā)明焊絲適用于抗拉強度≥620MPa的低合金高強鋼的焊接，可用于工程機械、礦山機械、水電、壓力容器、油氣輸送管線等大型重要結(jié)構(gòu)制造領(lǐng)域。
【專利說明】一種高韌性CO2氣體保護焊絲、盤條及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及合金焊接材料，具體涉及一種600MPa級高韌性CO2氣體保護焊絲及盤條及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國焊接技術(shù)的發(fā)展和焊接裝備自動化程度的不斷提高，氣體保護焊具有焊接效率高、焊接性能好、成本低等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于工程機械、礦山機械、鐵路、橋梁、壓力容器等大型重要結(jié)構(gòu)的建造。
[0003]雖然我國氣體保護實心焊絲已形成一定規(guī)模，但仍局限于500MPa及以下低強度級別焊絲的生產(chǎn)，無法滿足現(xiàn)階段大量使用600MPa級及以上高強度級別鋼種建造的大型構(gòu)件的制造要求。
[0004]氣體保護焊中，CO2氣體成本低且相對環(huán)保，CO2氣體保護焊接效率高，但是專門針對CO2氣體保護的焊絲并不多，因為針對混合氣體保護設(shè)計的焊絲如果采用CO2氣體保護進行焊接的話，會產(chǎn)生飛濺大等工藝問題；另外，由于保護氣體的變化也會導(dǎo)致焊縫金屬內(nèi)化學(xué)元素過渡系數(shù)的改變，進而影響焊縫的力學(xué)性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種高強高韌性CO2氣體保護焊絲、盤條及其應(yīng)用，經(jīng)CO2氣體保護焊后，獲得的熔敷金屬抗拉強度> 620MPa，屈服強度> 540MPa，且具備良好低溫沖擊韌性(_50°C沖擊功> 34J)，焊接工藝性能好，完全適用600MPa級低合金高強鋼焊接的氣體保護焊絲。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0007]一種600MPa高韌性CO2氣體保護焊絲及盤條，采用以下化學(xué)成分(重量百分比)=C0.05 ~0.09%, Si 0.40 ~0.80%, Mn 1.50 ~2.00%, S ≤ 0.010%, P ≤ 0.015%, Ni 0.40 ~0.80%, Cr 0.30 ~0.55%, Ti 0.10 ~0.20%, B 0.002 ~0.010%，余量為 Fe 及不可避免雜質(zhì)。
[0008]優(yōu)選地，Ni0.50%ο
[0009]優(yōu)選地，B0.004%。
[0010]本發(fā)明所述焊絲盤條、焊絲的化學(xué)成分，其強韌化機理是利用合金元素的細晶強化、固溶強化、相變強化等方式提高強度，通過在焊縫內(nèi)形成大量細小均勻的針狀鐵素體組織來提高強度和沖擊韌性。
[0011]本發(fā)明焊絲化學(xué)成分的設(shè)計原則說明如下:
[0012]C:不可缺少的提高焊縫金屬強度的重要元素，具有較強的硬化和固溶強化作用。然而過高的碳含量會使焊縫金屬淬硬性增加，提高裂紋敏感性。因此，本發(fā)明C含量控制為
0.05 ~0.09%ο
[0013]S1:主要的脫氧元素，同時以固溶強化提高焊縫強度。當(dāng)Si含量較低時，脫氧不充分，使焊縫中氧含量過高，當(dāng)Si含量較高時，會使焊縫韌性降低。因此，本發(fā)明Si含量控制為 0.40 ~0.80%。
[0014]Mn:與Si起聯(lián)合脫氧作用，脫氧反應(yīng)產(chǎn)生的S1、Mn、T1、Al的復(fù)合氧化物可作為針狀鐵素體的形核核心，同時Mn也是焊縫強化元素。Mn含量過低時，脫氧不充分，且強度偏低，Mn含量過高時，嚴重降低焊縫韌性，且使焊接工藝性能變壞，降低焊渣剝離性。因此，本發(fā)明Mn含量控制為1.50~2.00%。
[0015]P、S:雜質(zhì)元素，應(yīng)盡量降低，本發(fā)明P、S含量控制為P≤0.015%，S≤0.010%。
[0016]N1:提高焊縫金屬韌性的重要元素，能夠降低焊縫金屬的韌脆轉(zhuǎn)變溫度，Ni含量較低時，改善韌性的效果不顯著，但Ni屬于貴重元素，隨著Ni含量增加，盤條及焊絲生產(chǎn)成本顯著增加。因此，本發(fā)明Ni含量控制為0.40~0.80%，優(yōu)選Ni0.50%。
[0017]Cr:顯著強化鐵素體元素，但過高的Cr含量會導(dǎo)致焊縫金屬冷裂紋敏感性增加。因此，本發(fā)明Cr含量控制為0.30~0.55%。
[0018]B:在奧氏體晶界非平衡偏聚，明顯抑制先共析鐵素體在奧氏體晶界形核，增大焊縫金屬中針狀鐵素體的比例，提高焊縫金屬的沖擊韌性，但過量的B會降低焊縫金屬的低溫韌性。因此，考慮到B的過渡系數(shù)較低，本發(fā)明B含量控制為0.002~0.010%,優(yōu)選B0.004%。
[0019]T1:由于B元素極易被氧化和氮化，導(dǎo)致其有益作用難以發(fā)揮，而Ti與O、N均有極高的親和力，焊絲中添加適量的Ti可以有效防止B的氧化和氮化，同時形成的Ti的氧化物、氮化物可作為針狀鐵素體形核的核心，但Ti含量過高時，對焊縫金屬的低溫韌性造成危害。因此，考慮到Ti的過渡系數(shù)較低，本發(fā)明Ti含量控制為0.10~0.20%。
[0020]總之，本發(fā)明所述盤條及焊絲，通過S1、Mn聯(lián)合脫氧，控制焊縫金屬中的氧含量；聯(lián)合加入T1、B，抑制先共析鐵素體的形成，提高焊縫金屬中針狀鐵素體的比例；Cr、Ni的加入進一步提高焊縫金屬的強度和低溫沖擊韌性；同時降低S、P等有害元素的含量。
[0021]本發(fā)明的焊絲、盤條可經(jīng)過常規(guī)的生產(chǎn)工藝制造。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果至少包括以下幾個方面:
[0023]1)本發(fā)明提供的CO2氣體保護焊盤條及焊絲，合金體系簡單，貴重元素使用較少，盤條及焊絲生產(chǎn)加工工藝簡單容易實現(xiàn)，焊絲成本低。
[0024]2)本發(fā)明提供的焊絲，焊接工藝性能良好，電弧穩(wěn)定、飛濺少、成型美觀，適用于全位置焊接。
[0025]3)本發(fā)明提供的焊絲，適用于抗拉強度≥620MPa級的低合金高強鋼的焊接。采用CO2氣體保護焊時，焊縫金屬屈服強度≥540MPa，抗拉強度≥620MPa，伸長率≥22%，-50°C沖擊功≥ 34J，廣泛應(yīng)用于工程機械、礦山機械、水電、壓力容器、油氣輸送管線等大型重要結(jié)構(gòu)制造領(lǐng)域。
【具體實施方式】
[0026]本發(fā)明實施例是按照上述設(shè)計的高強韌CO2氣體保護焊絲及盤條的成分范圍，共進行了 3組實施例，生產(chǎn)工藝均相同:將按照設(shè)計成分冶煉后的焊絲鋼軋制成直徑5.5mm盤條，然后拉拔成直徑1.2mm焊絲，經(jīng)表面鍍銅后成為本發(fā)明焊絲。
[0027]本發(fā)明焊絲在CO2氣體保護焊下進行焊縫金屬力學(xué)性能檢驗，其焊接規(guī)范為:焊接電流為280~320A，焊接電壓為30V，焊接速度為33cm/min，層間溫度及預(yù)熱溫度為135~165°C，焊接線能量為16.4kJ/cm。焊接板厚為20mm，坡口角度為45°，帶20mm墊板，根部間隙為12mm。
[0028]本發(fā)明3組實施例結(jié)果見表1和表2。表1為本發(fā)明實施例化學(xué)成分(重量百分比)，表2為本發(fā)明實施例焊絲焊縫的綜合力學(xué)性能。
[0029]表1本發(fā)明實施例的化學(xué)成分(以重量百分比計)
[0030]
【權(quán)利要求】
1.一種高韌性CO2氣體保護焊絲，其特征在于，其按重量百分比計的化學(xué)成分為:c0.05 ~0.09%, Si 0.40 ~0.80%, Mn 1.50 ~2.00%, S ≤0.010%, P ≤0.015%, Ni 0.40 ~0.80%, Cr 0.30 ~0.55%, Ti 0.10 ~0.20%, B 0.002 ~0.010%，余量為 Fe 及不可避免雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高韌性CO2氣體保護焊絲，其特征在于，Ni0.50%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高韌性CO2氣體保護焊絲，其特征在于，B0.004%。
4.一種盤條，其特征在于，其按重量百分比計的化學(xué)成分為:C 0.05~0.09%，Si0.40 ~0.80%, Mn 1.50 ~2.00%, S ≤ 0.010%, P ≤ 0.015%, Ni 0.40 ~0.80%, Cr0.30 ~0.55%, Ti 0.10~0.20%, B 0.002~0.010%，余量為Fe及不可避免雜質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的盤條，其特征在于，Ni0.50%。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的盤條，其特征在于，B0.004%。
7.根據(jù)權(quán)利要求4~6任一所述的盤條在制造600MPa級高韌性CO2氣體保護焊絲中的應(yīng)用。
8.根據(jù)權(quán)利要求1~3任一所述的焊絲在600MPa級低合金高強鋼焊接中的應(yīng)用，其特征在于，焊絲經(jīng)CO2氣體保護焊后，獲得的焊縫金屬的抗拉強度≥620MPa，屈服強度≥ 540MPa, -50°C沖擊功 >34J。
【文檔編號】B23K37/00GK103464871SQ201310403621
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月6日
【發(fā)明者】張盤 申請人:張盤