專利名稱：一種高強(qiáng)度合金實(shí)芯焊絲的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)度合金實(shí)芯焊絲，屬于冶金領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
新一代鋼鐵材料是超細(xì)晶粒、超潔凈度、高均勻性、性價(jià)比更加合理的新鋼種，開 始廣泛應(yīng)用于超大船舶，尤其是艦艇之中。這類船舶用鋼不僅要求強(qiáng)度高，還要求韌性強(qiáng)， 焊接性良好，具有耐海水腐蝕性能，且厚度跨度大，因此焊接的難度很大。這就需要研發(fā)高 質(zhì)量的焊接材料與之匹配，實(shí)現(xiàn)焊縫的強(qiáng)韌化。 而目前相關(guān)的高強(qiáng)度焊絲，其焊縫抗拉強(qiáng)度均低于850MPa。如2000年日本新日 鐵株式會社申請的"管線氣體保護(hù)焊接用焊絲及管線環(huán)縫氣體保護(hù)焊接方法"，專利申請?zhí)?JP2000218391A，介紹的氣體保護(hù)焊絲的焊縫金屬具有良好的低溫沖擊韌性，但不足之處是 抗拉強(qiáng)度不能穩(wěn)定達(dá)到700MPa ;2002年武漢鋼鐵集團(tuán)申請的"低合金高強(qiáng)鋼用高韌性氣體 保護(hù)焊絲"，專利申請?zhí)?1133651. X焊后的焊縫抗拉強(qiáng)度為700 800MPa，適用于700MPa 級低合金高強(qiáng)鋼的氣體保護(hù)電弧焊；北京鋼鐵研究院申請的關(guān)于"超低碳高強(qiáng)度氣體保護(hù) 焊絲材料"，專利申請?zhí)?2158129. O，其焊后焊縫最高強(qiáng)度可達(dá)840MPa。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述存在的問題，本發(fā)明提供一種高強(qiáng)度合金實(shí)芯焊絲，焊縫金屬抗拉強(qiáng)度 達(dá)850MPa以上，低溫沖擊韌性良好，焊接工藝性能良好，可用于相應(yīng)強(qiáng)度級別低合金高強(qiáng) 鋼大型、重要結(jié)構(gòu)的實(shí)芯焊絲。焊絲具有良好的加工藝性能，適應(yīng)于全位置焊接。
為了解決上述問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案，一種高強(qiáng)度合金實(shí)芯焊絲，其特征 在于焊絲的主要化學(xué)成份組成及質(zhì)量百比分為C :0. 06 0. 12，Ni :3. 6 6. l，Mn :1.65 1. 85，Mo :0. 4 0. 7，Cr :0. 8 1. 2，Si :0. 2 0. 4，V :0. 03 0. 06，RE :0 0. 05，Ti :0 0. 015， Al :0 0. 015， Nb :0 0. 02，余量為Fe。 由于本發(fā)明采用了 Ni-Cr-Mo-Mn-V-Ti合金設(shè)計(jì)，并配合其它Si、 Al、 RE、 Nb合金 元素，從而使得鋼種在強(qiáng)韌性、耐腐蝕、加工性等綜合性能得到全面提升。具體優(yōu)點(diǎn)如下
1.本焊絲可根據(jù)生產(chǎn)需要，制成焊條采用手工電弧焊、或直接采用埋弧焊、氣體保 護(hù)焊，對其進(jìn)行焊接工藝的實(shí)施。焊絲具有良好的加工工藝性能。其盤條冶煉、軋制及焊絲 拉拔工藝容易實(shí)現(xiàn)，焊絲的成本較低。 2.本發(fā)明焊絲具有良好的工藝性能，焊接電弧穩(wěn)定、飛濺小、無氣孔、成型美觀，適 應(yīng)于全位置焊接。焊縫金屬的抗拉強(qiáng)度o b > 850MPa，伸長率S 5 > 12%， -5(TC下的沖擊 功Akv > 50 J。
具體實(shí)施方式

實(shí)施例一 —種高強(qiáng)度合金實(shí)芯焊絲，采用1. 5噸真空熔煉，焊絲的主要化學(xué)成份組成及質(zhì)量百比分為，C :0. 061，Mn :1. 71，Ni :3. 65，Mo :0. 41，Cr :0. 88，Ti :0. 007，V :0. 03，Si :0. 21， RE:0.03，余量為Fe。所述的RE為Ce、 La混合稀土。冶煉后將焊絲鋼經(jīng)軋制、拉拔等工序 加工成規(guī)格為3.2mm的焊絲。焊絲制成焊條后進(jìn)行焊接試驗(yàn)。試板牌號為980鋼，厚度為 20mm，焊接電源為ZX5-500-l，極性為直流反接，層間溫度為100 120°C ，環(huán)境溫度為15°C， 環(huán)境濕度為68%，焊接電流為150 170(A)，焊接電壓為24 26 (V)。熔敷金屬的力學(xué)性 能為抗拉強(qiáng)度為934MPa，屈服強(qiáng)度830MPa，伸長率S 5為16% ， _50"下沖擊功Akv為74J。
本發(fā)明采用Ni-Cr-Mo-Mn-V-Ti合金設(shè)計(jì)，并配合其它Si、Al、RE、Nb合金元素，從 而使得鋼種在強(qiáng)韌性、耐腐蝕、加工性等綜合性能得到全面提升。 鉻是抗腐蝕性的基本元素，能提高鋼的抗氧化性和耐腐蝕性；又能顯著提高強(qiáng)度、 硬度和耐磨性，但同時(shí)降低塑性和韌性。當(dāng)鉻含量大于2%時(shí)，高溫強(qiáng)度將隨鉻含量的增加 反而下降。同時(shí)，還會引起碳化物偏析，將導(dǎo)致降低沖擊韌性。因此本項(xiàng)目合金鋼中的鉻含 量控制在0. 8 1.2%之間。 鎳能提高鋼的強(qiáng)度，又保持良好的塑性和韌性。鎳對酸堿有較高的耐腐蝕能力，在 高溫下有防銹和耐熱能力。鎳能提高鋼的抗疲勞性能，減少鋼對缺口的敏感性，降低鋼的低 溫脆性轉(zhuǎn)變溫度。鋼中的鎳含量應(yīng)在3. 6 6. 1%之間。 鉬產(chǎn)生固溶強(qiáng)化，能使鋼的晶粒細(xì)化，提高淬透性和熱強(qiáng)性能，在高溫時(shí)保持足夠 的強(qiáng)度和抗蠕變能力?？梢种坪辖痄撚捎诨鼗鸲鸬拇嘈?。低鉬含量形成MJ相，增加 時(shí)效強(qiáng)化效果，高鉬含量時(shí)還形成Laves相引起沉淀硬化。鉬含量應(yīng)在0. 4 0. 7%之間。
鈦是碳氮化物的形成元素，是鋼中的強(qiáng)脫氧劑。它能使鋼的內(nèi)部組織致密，細(xì)化晶 粒力；降低時(shí)效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。它可使鋼在奧氏體范圍內(nèi)的高溫下保持 細(xì)的晶粒度，比如，在軋制前再加熱時(shí)以及在焊接的熱影響區(qū)中。 釩是碳氮化物的形成元素，是鋼的優(yōu)良脫氧劑。添加微量的釩可細(xì)化組織晶粒，促 進(jìn)針狀鐵素體微結(jié)構(gòu)的形成，從而從整體上提高焊接金屬的韌性。釩與碳形成的碳化物，在 高溫高壓下可提高抗氫腐蝕能力。鈦與釩復(fù)合使用可獲得更加細(xì)小的晶粒度，而無需熱軋 中通過控制來降低精軋溫度。 對微合金化元素的添加做出認(rèn)真的計(jì)劃是十分重要的，這可以確保微合金化元素 對鋼的性能產(chǎn)生理想的作用。例如，鋼中鈦的加入量必須加以嚴(yán)格控制，使鋼中最大程度地 形成細(xì)小的氮化鈦顆粒，而不形成粗大的顆粒，以免對鋼的斷裂特性能造成不良影響。本發(fā) 明中Ti含量不高于0.015%。 稀土不僅可改善焊絲材料的冶金質(zhì)量提高焊絲材料的純凈度，而且還可改善焊絲 的工藝性能和提高焊縫金屬的低溫沖擊韌性。但在焊絲中稀土含量過高將會增加焊絲材料 中的夾雜，甚至產(chǎn)生脆性的稀土與鐵的金屬間化合物惡化焊絲材料的性能，本發(fā)明中混合 稀土 RE (Ce+La)加入量不高于0.05%。 S、 P、 0、 N等屬于有害元素，會對加工性能產(chǎn)生一些不利影B向，主要降低鋼的延展 性和韌性，在鍛造和軋制時(shí)造成裂紋，還會降低鋼的耐腐蝕性能。因此這些元素必須盡可 能控制在最小范圍內(nèi)。本發(fā)明焊絲的化學(xué)成份S、P、0、N控制為(按重量％) :P《0.008， S《0. 005， 0《0. 004， N《0. 005。
實(shí)施例二 同實(shí)施例一的一種高強(qiáng)度合金實(shí)芯焊絲，其不同之處在于所述高強(qiáng)度合金實(shí)芯焊絲的主要化學(xué)成份組成及質(zhì)量百比分為，C :0. 068， Mn :1. 76， Ni :4. l，Mo :0. 46， Cr :0. 90， Ti :0. 006， V :0. 04， Si :0. 32， Ti :0. 008， AL :0. 002， RE :0. 04，余量為Fe。冶煉后將焊絲 鋼經(jīng)軋制、拉拔等工序加工成規(guī)格為直徑1. 2mm的焊絲。采用本發(fā)明焊絲并采用混合氣體 (80% Ar+20% C02)保護(hù)進(jìn)行熔敷金屬性能檢驗(yàn)，焊接規(guī)范為焊接電流180 230A，焊接 電壓24 26V，焊接速度20cm/min，氣體流量18L/min，焊接線能量17. 8kJ/cm。試板牌號 為980鋼，焊接板厚20mm。熔敷金屬的力學(xué)性能為抗拉強(qiáng)度為964MPa，屈服強(qiáng)度842MPa， 伸長率55為14X，-5(TC下沖擊功Akv為77J。
實(shí)施例三 同實(shí)施例一的一種高強(qiáng)度合金實(shí)芯焊絲，其不同之處在于所述高強(qiáng)度合金實(shí)芯 焊絲的主要化學(xué)成份組成及質(zhì)量百比分為，C :0. 06， Ni :3. 60，Mn :1. 65， Mo :0. 40， Cr :0. 80， S i :0. 20， V :0. 030， RE :0， Ti :0， AL :0. 005， Nb :0. 008，余量為Fe。
實(shí)施例四 同實(shí)施例一的一種高強(qiáng)度合金實(shí)芯焊絲，其不同之處在于所述高強(qiáng)度合金實(shí)芯 焊絲的主要化學(xué)成份組成及質(zhì)量百比分為，C :0. 11， Ni :4. 40，Mn :1. 68，Mo :0. 55， Cr :1. 20， Si :0. 30， V :0. 045， RE :0. 04， Ti :0. 015， AL :0， Nb :0. 020，余量為Fe。
實(shí)施例五 同實(shí)施例一的一種高強(qiáng)度合金實(shí)芯焊絲，其不同之處在于所述高強(qiáng)度合金實(shí)芯 焊絲的主要化學(xué)成份組成及質(zhì)量百比分為，C :0. 09， Ni :4. 80， Mn :1. 76， Mo :0. 45， Cr :1. 0， Si :0. 22， V :0. 050， RE :0. 01， Ti :0. 011， AL :0. 009， Nb :0. 014，余量為Fe。
實(shí)施例六 同實(shí)施例一的一種高強(qiáng)度合金實(shí)芯焊絲，其不同之處在于所述高強(qiáng)度合金實(shí)芯 焊絲的主要化學(xué)成份組成及質(zhì)量百比分為，C :0. 07， Ni :4. OO，Mn :1. 76，Mo :0. 50， Cr :1. 1， Si :0. 32， V :0. 035， RE :0. 05， Ti :0. 013， AL :0. 007， Nb :0. 017，余量為Fe。
實(shí)施例七 同實(shí)施例一的一種高強(qiáng)度合金實(shí)芯焊絲，其不同之處在于所述高強(qiáng)度合金實(shí)芯 焊絲的主要化學(xué)成份組成及質(zhì)量百比分為，C :0. 08， Ni :6. 10，Mn :1.82，Mo :0. 60，Cr :1.0， Si :0. 26， V :0. 040， RE :0. 03， Ti :0. 007， AL :0. 011， Nb :0. OIO，余量為Fe。
實(shí)施例八 同實(shí)施例一的一種高強(qiáng)度合金實(shí)芯焊絲，其不同之處在于所述高強(qiáng)度合金實(shí)芯 焊絲的主要化學(xué)成份組成及質(zhì)量百比分為，C :0. 10， Ni :5. 30，Mn :1. 72，Mo :0. 65， Cr :0. 9， Si :0. 36， V :0. 055， RE :0. 02， Ti :0. 005， AL :0. 013， Nb :0. 005，余量為Fe。
實(shí)施例九 同實(shí)施例一的一種高強(qiáng)度合金實(shí)芯焊絲，其不同之處在于所述高強(qiáng)度合金實(shí)芯 焊絲的主要化學(xué)成份組成及質(zhì)量百比分為，C :0. 12， Ni :5. 70，Mn :1.85，Mo :0. 70， Cr :0. 9， Si :0. 40， V :0. 060， RE :0. 03， Ti :0. 009， AL :0. 015， Nb :O，余量為Fe。 除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還可以有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變換形 成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種高強(qiáng)度合金實(shí)芯焊絲，其特征在于焊絲的主要化學(xué)成份組成及質(zhì)量百比分為C0.06～0.12，Ni3.6～6.1，Mn1.65～1.85，Mo0.4～0.7，Cr0.8～1.2，Si0.2～0.4，V0.03～0.06，RE0～0.05，Ti0～0.015，Al0～0.015，Nb0～0.02，余量為Fe。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)度合金實(shí)芯焊絲，其特征在于焊絲的主要化學(xué)成 份組成及質(zhì)量百比分為:C :0. 06 0. 12， Ni :3. 6 6. l，Mn :1. 65 1. 85， Mo :0. 4 0. 7， Cr :0. 8 1. 2， Si :0. 2 0. 4， V :0. 03 0. 06， RE :0. 01 0. 05， Ti :0 0. 015， Al :0 0. 015， Nb :0 0. 02，余量為Fe。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)度合金實(shí)芯焊絲，其特征在于焊絲的主要化學(xué)成 份組成及質(zhì)量百比分為:C :0. 06 0. 12，Ni :3. 6 6. l，Mn :1. 65 1. 85，Mo :0. 4 0. 7， Cr :0. 8 1. 2， Si :0. 2 0. 4， V :0. 03 0. 06， RE :0. 01 0. 05， Ti :0. 005 0. 015， Al : 0. 005 0. 015， Nb :0. 005 0. 02，余量為Fe。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種高強(qiáng)度合金實(shí)芯焊絲，其特征在于所述的RE為 Ce、La混合稀土。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)度合金實(shí)芯焊絲，其特征在于焊絲的主要化學(xué)成份組成及質(zhì)量百比分為C0.06～0.12，Ni3.6～6.1，Mn1.65～1.85，Mo0.4～0.7，Cr0.8～1.2，S i0.2～0.4，V0.03～0.06，RE0～0.05，Ti0～0.015，Al0～0.015，Nb0～0.02，余量為Fe。由于本發(fā)明采用了Ni-Cr-Mo-Mn-V-Ti合金設(shè)計(jì)，并配合其它Si、Al、RE、Nb合金元素，從而使得鋼種在強(qiáng)韌性、耐腐蝕、加工性等綜合性能得到全面提升。具體優(yōu)點(diǎn)為，一是本焊絲具有良好的加工工藝性能，其盤條冶煉、軋制及焊絲拉拔工藝容易實(shí)現(xiàn)，焊絲的成本較低；二是本發(fā)明焊絲焊縫金屬的抗拉強(qiáng)度σb≥850MPa，伸長率δ5≥12％，-50℃下的沖擊功AkV≥50J。
文檔編號B23K35/30GK101716706SQ200910182000
公開日2010年6月2日 申請日期2009年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月6日
發(fā)明者吳銀龍, 戴安倫, 朱治愿, 杜曉良 申請人:江蘇立新合金實(shí)業(yè)總公司