專利名稱：一種含銅的低合金鋼高韌性電焊條的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及焊接材料領(lǐng)域，一種含銅的低合金鋼高韌性電焊條。
現(xiàn)有技術(shù)據(jù)檢索，在國內(nèi)現(xiàn)有的低合金鋼電焊條專利中，尚未查到含銅的低合金鋼電焊條。
對于不含銅的普通低合金鋼電焊條，為提高電焊條的低溫韌性，要對藥皮成分和焊芯成分進(jìn)行精心設(shè)計(jì)。
(1)藥皮成分的設(shè)計(jì)焊條藥皮的優(yōu)化設(shè)計(jì)一般是采用兩種方法，一是增大熔渣的堿度，二是提高脫氧效果。而熔渣堿度的提高有一個(gè)限度，當(dāng)BIIW＞2.5時(shí)，焊條的工藝性能(脫渣性能、焊縫金屬的成型等)就會(huì)降低；而在傳統(tǒng)脫氧方式的基礎(chǔ)上若進(jìn)一步降低焊縫金屬中的含氧量(如O＜300ppm)，又會(huì)增大焊條藥皮的研制難度，從而也增加了研制成本。
(2)焊芯成分的設(shè)計(jì)為提高電焊條的低溫韌性，普通低合金鋼焊條用焊芯的設(shè)計(jì)是一方面是降低焊芯中的夾雜物和氣體含量(S＜0.008％、P＜0.010％、N＜60ppm、O＜40ppm＝，另一方面是采取合金化和/或微合金化措施。進(jìn)一步降低夾雜物和氣體含量會(huì)增大焊芯生產(chǎn)成本；而采取合金化和/或微合金化措施的焊芯，由于其成分中不含銅成分(因?yàn)殂~一般會(huì)降低焊縫金屬的低溫韌性等)，因此在焊接含銅的低合金高強(qiáng)度鋼時(shí)會(huì)增加焊接接頭的不匹配性。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述存在的問題，本發(fā)明提供一種含銅的低合金鋼高韌性電焊條，在提高含銅的低合金鋼焊條的低溫韌性的同時(shí)增強(qiáng)與含銅的低合金高強(qiáng)度鋼焊接時(shí)的匹配性。
本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種含銅的低合金鋼高韌性電焊條，該焊條的藥皮基本組成為大理石42-55％，石英3-10％，螢石16-25％，金屬錳2-4％，硅鐵0.5-3％，鈦鐵8-12％，增塑劑(纖維素)0.5～1.0％，TiO2為3-9％，在此基礎(chǔ)上藥皮中還添加0.5～2.0％的氟化稀土；該焊條用焊芯的基本組成為C0.02-0.06％，Si≤0.30％，Mn1.00-1.60％，S和P≤0.015％，Ni2.50-3.00％，Mo0.10-0.30％，N≤80ppm，O≤50ppm，在此基礎(chǔ)上焊芯中還同時(shí)聯(lián)合加入0.30～0.70％的Cu和0.03～0.15％的Ti。
由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明取得如下積極效果試驗(yàn)結(jié)果表明采用該技術(shù)方案后，焊條焊縫金屬在-40℃時(shí)標(biāo)準(zhǔn)沖擊Akv達(dá)130J以上、16mm規(guī)格焊縫金屬落錘試驗(yàn)的NDT-90℃、-30℃下焊縫金屬的動(dòng)態(tài)撕裂能達(dá)700J以上；在相同條件下未采用該技術(shù)方案前，焊條焊縫金屬在-40℃時(shí)標(biāo)準(zhǔn)沖擊Akv僅有80J，16mm規(guī)格焊縫金屬落錘試驗(yàn)的NDT為-65℃、-30℃下焊縫金屬的動(dòng)態(tài)撕裂能僅達(dá)350J。
本發(fā)明不僅可提高低合金鋼電焊條的低溫韌性，而且增強(qiáng)了與含銅的低合金高強(qiáng)度鋼焊接時(shí)的匹配性(熔敷金屬強(qiáng)韌性與對接接頭強(qiáng)韌性的變化率小于10％)；因該焊條藥皮的堿度水平和焊縫金屬的脫氧方式均采用普通的低合金鋼電焊條的設(shè)計(jì)路線、且焊芯成分設(shè)計(jì)中的夾雜物和氣體含量的技術(shù)要求一般，故本發(fā)明也降低了低合金鋼焊條的研制難度和生產(chǎn)成本。由于該技術(shù)方案生產(chǎn)焊條時(shí)可采用普通的低合金鋼焊條制造工藝，因此不增加生產(chǎn)成本。
具體實(shí)施方案本發(fā)明是在普通的CaO-SiO2-CaF2-TiO2型堿性藥皮渣系和普通的Mn-Ni-Mo型合金系低合金焊芯的基礎(chǔ)上，通過采取在焊條藥皮中加入適量的氟化稀土、在低合金焊芯中同時(shí)聯(lián)合加入適量的Cu和Ti等綜合措施來提高低合金鋼焊條的低溫韌性及與含銅低合金高強(qiáng)鋼的焊接匹配性。本發(fā)明焊條，其藥皮基本組成為大理石42-55％，石英3-10％，螢石16-25％，金屬錳2-4％，硅鐵0.5-3％，鈦鐵8-12％，增塑劑(纖維素)0.5～1.0％，TiO2為3-9％，在此基礎(chǔ)上藥皮中還添加0.5～2.0％的氟化稀土；與此同時(shí)焊條用焊芯的基本組成為C0.02-0.06％，Si≤0.30％，Mn1.00-1.60％，S和P≤0.015％，Ni2.50-3.00％，Mo0.10-0.30％，N≤80ppm，O≤50ppm，在此基礎(chǔ)上焊芯中還同時(shí)聯(lián)合加入有0.30～0.70％的Cu和0.03～0.15％的Ti。
采用該技術(shù)方案生產(chǎn)焊條時(shí)可采用普通的低合金鋼焊條制造工藝，即將混合均勻的藥粉用鈉水玻璃作粘結(jié)劑壓涂在低合金焊芯上。
對于普通的CaO-SiO2-CaF2-TiO2型堿性藥皮渣系以及普通的Mn-Ni-Mo型合金系焊芯中的基本成分，因在各種文獻(xiàn)和書籍中有大量說明，在此不再論述，以下僅就焊條藥皮中的氟化稀土、焊芯成分中的Cu和Ti的主要作用及其限制原因簡述如下氟化稀土的主要成分為氟化物和稀土化合物，它不僅可降低焊縫金屬中的擴(kuò)散氫含量，而且可顯著提高焊縫金屬的韌性，其提高韌性的機(jī)理主要是通過改變焊縫金屬中夾雜物的大小、形狀及分布來實(shí)現(xiàn)的。藥皮中氟化稀土含量小于0.5％時(shí)其作用很小，大于2.0％時(shí)會(huì)惡化焊條的壓涂性能和工藝性能。
焊芯中適量的Cu可提高焊縫金屬中的針狀鐵素體的含量并細(xì)化組織；焊芯中的Ti在提高焊縫金屬脫氧效果的同時(shí)可促進(jìn)針狀鐵素體的形成。研究表明，焊芯中Cu含量小于0.30％、Ti含量小于0.03％時(shí)其作用不明顯，Cu含量大于0.70％、Ti含量大于0.15％時(shí)開始惡化焊縫金屬韌性。
以下給出本發(fā)明技術(shù)方案在焊條藥皮及焊芯中添加成分的幾個(gè)實(shí)施例及實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果本發(fā)明的實(shí)施例及實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果

從表中可以看出，在低合金鋼焊條藥皮中加入適量的氟化稀土、在焊芯中聯(lián)合添加適量的Cu和Ti，可使所研制的含銅的低合金鋼高韌性電焊條焊縫金屬在-40℃時(shí)標(biāo)準(zhǔn)沖擊Akv達(dá)130J以上、16mm規(guī)格焊縫金屬落錘試驗(yàn)的NDT≤-90℃、-30℃下焊縫金屬的動(dòng)態(tài)撕裂能達(dá)700J以上。
權(quán)利要求
1.一種含銅的低合金鋼高韌性電焊條，其特征在于該焊條的藥皮基本組成為大理石42-55％，石英3-10％，螢石16-25％，金屬錳2-4％，硅鐵0.5-3％，鈦鐵8-12％，增塑劑(纖維素)0.5～1.0％，TiO2為3-9％，在此基礎(chǔ)上藥皮中還添加0.5～2.0％的氟化稀土；該焊條用焊芯的基本組成為C0.02-0.06％，Si≤0.30％，Mn1.00-1.60％，S和P≤0.015％，Ni2.50-3.00％，Mo0.10-0.30％，N≤80ppm，O≤50ppm，在此基礎(chǔ)上焊芯中還同時(shí)聯(lián)合加入有0.30～0.70％的Cu和0.03～0.15％的Ti。
全文摘要
一種含銅的低合金鋼高韌性電焊條，涉及焊接材料領(lǐng)域，該焊條的藥皮基本組成為大理石42－55％，石英3－10％，螢石16－25％，金屬錳2－4％，硅鐵0.5－3％，鈦鐵8－12％，增塑劑(纖維素)0.5～1.0％，TiO
文檔編號(hào)B23K35/36GK1644300SQ20051001733
公開日2005年7月27日 申請日期2005年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月21日
發(fā)明者朱丙坤, 李少兵, 張俊旭, 姚潤鋼, 蔣穎 申請人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七二五研究所