高強焊絲的鍛造工藝的制作方法
【專利摘要】一種高強焊絲的鍛造工藝，屬于焊絲領(lǐng)域，特別是高強焊絲及其應(yīng)用。其中：材料成分中具有重要金屬元素和重要合金元素，鍛造溫度范圍為符合預(yù)設(shè)的始鍛溫度和終鍛溫度；鍛造溫度設(shè)置為能保證金屬在鍛造溫度范圍內(nèi)具有較高的塑性和較小的變形抗力，并得到所要求的組織和性能的溫度值。由此可令鍛造坯的質(zhì)量更符合后續(xù)成品的質(zhì)量，直接對材料的可鍛性及鍛件的組織和性能產(chǎn)生積極影響。
【專利說明】高強焊絲的鍛造工藝【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于焊絲領(lǐng)域，特別是高強焊絲及其工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]高強焊絲的研究是以普通不銹鋼焊絲為依托，研制開發(fā)焊絲抗拉強度更大，其熔敷金屬的抗拉強度更大的焊絲產(chǎn)品。主要用于重型、大型車輛等的焊接，由于普通不銹鋼焊絲的力學(xué)性能和熔敷金屬的力學(xué)性能均不能滿足日益提高的高強度鋼的焊接要求，因此在發(fā)明一種用于重型、大型特種車輛的高強焊絲，該焊絲是在已有不銹鋼焊絲的基礎(chǔ)上添加適量的某種成分，同時相應(yīng)的提高其中特殊成分的含量。但該焊絲合金成分的改變對后期的生產(chǎn)帶來了一定的難度，使合金鋼的塑性和韌性下降。因此加工工藝需要進行相應(yīng)的改變。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供的一種高強焊絲，其中:材料成分中具有重要合金元素，它是縮小奧氏體相區(qū)的元素，該重要合金元素具有細化鋼微觀晶粒而達到細晶強化的作用。
[0004]還可以采取以下技術(shù)方案進一步實現(xiàn):
[0005]一種高強焊絲，其中:材料成分中具有重要金屬元素和重要合金元素，重要合金元素和重要金屬元素的含量都具有預(yù)設(shè)值。
[0006]至此形成的新合金制成焊絲后，其強度明顯提高。
[0007]一種高強焊絲的冶煉工藝，其中材料成分中具有重要金屬元素和重要合金元素，并將重要合金元素與重要金屬元素的比例控制為預(yù)設(shè)值。
[0008]一種高強焊絲的冶煉工藝，其中材料成分中具有重要金屬元素和重要合金元素，并且其成分控制為預(yù)設(shè)值；其中雜質(zhì)量符合預(yù)設(shè)值；其中結(jié)晶組織符合要求；在水冷結(jié)晶器與鋼錠之間能形成薄而均勻的渣殼。
[0009]一種高強焊絲的冶煉工藝，其中材料成分中具有重要金屬元素和重要合金元素，它采用重熔方式冶煉。
[0010]由此重熔的鋼錠具有更理想結(jié)構(gòu)，化學(xué)成分更一致；雜質(zhì)、有害元素及非金屬夾雜更少；鋼錠的結(jié)晶組織一致性更好，微觀偏析和氣孔值更小。對于下序的鍛造工藝更為有利。
[0011]一種高強焊絲的鍛造工藝，其中材料成分中具有重要金屬元素和重要合金元素，鍛造溫度范圍為符合預(yù)設(shè)的始鍛溫度和終鍛溫度；鍛造溫度設(shè)置為能保證金屬在鍛造溫度范圍內(nèi)具有較高的塑性和較小的變形抗力，并得到所要求的組織和性能的溫度值。
[0012] 一種高強焊絲的鍛造工藝，其材料成分中具有重要金屬元素和重要合金元素，鍛造溫度范圍為符合預(yù)設(shè)的始鍛溫度和終鍛溫度；鍛造溫度設(shè)置為能保證金屬在鍛造溫度范圍內(nèi)具有較高的塑性和較小的變形抗力，并得到所要求的組織和性能的溫度值。符合預(yù)設(shè)的鍛造火次；符合預(yù)設(shè)的始鍛溫度和終鍛溫度值。[0013]由此可令鍛造坯的質(zhì)量更符合后續(xù)成品的質(zhì)量，直接對材料的可鍛性及鍛件的組織和性能產(chǎn)生積極影響。
[0014]一種高強焊絲的冷加工工藝，其中材料成分中具有重要金屬元素和重要合金元素，并用特殊基料處理，用于在金屬表面沉積一層粗糙而附著力強的晶體結(jié)構(gòu)。
[0015]一種高強焊絲的拉拔工藝，其中材料成分中具有重要金屬元素和重要合金元素，并用預(yù)設(shè)壓縮率和預(yù)設(shè)拉拔速度的拔絲機；預(yù)設(shè)各道次的壓縮率。
[0016]通過調(diào)整不銹鋼焊絲的壓縮率，解決了焊絲的斷絲現(xiàn)象，保證了不銹鋼焊絲的拉拔要求。
[0017]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下顯著的優(yōu)點和有益效果:
[0018]本案高強焊絲合理配置重要合金元素和重要金屬元素成分，至此形成的新合金制成焊絲后，其強度以及各種性能都明顯提高。
[0019]本案高強焊絲的力學(xué)性能和熔敷金屬的力學(xué)性能均有顯著提高。
[0020]成品焊絲的化學(xué)成分、力學(xué)性能滿足要求；焊絲滿足工藝要求，經(jīng)焊接試驗其工藝性能良好且飛濺小，成型美觀、出絲順暢。
[0021]由本案高強焊絲的性能分析可知，對于防止焊接時出現(xiàn)熱裂、改善焊縫抗晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕的性能是有益的。從拉伸應(yīng)力腐蝕試驗發(fā)現(xiàn)，焊縫中的鐵素體含量更合理，可提聞焊縫抗超力腐蝕的壽命。
[0022]高強焊絲的化學(xué)成分對焊縫部位的耐蝕性有重要影響，焊絲應(yīng)具有與母材相似的化學(xué)成分，這樣可以使焊縫金屬與母材具有相似的化學(xué)成分，一般被認為可以實現(xiàn)最佳的耐腐蝕性。本案母材更適合是重型、大型特種車輛。
【具體實施方式】
[0023]一種高強焊絲，其中:材料成分中具有重要合金元素，它是縮小奧氏體相區(qū)的元素，具有細化鋼微觀晶粒而達到細晶強化的作用。
[0024]還有，一種高強焊絲，其中:材料成分中具有重要金屬元素，
[0025]高強焊絲中重要合金元素對鋼和其他合金有兩個重要的作用，即提高強度和耐腐蝕性。
[0026]重要合金元素對不銹鋼的力學(xué)性能有重要作用。
[0027]重要合金元素在不銹鋼中還能形成沉淀析出相，提高鋼的強度，同時也提高碳化物的穩(wěn)定性，從而提高鋼的強度；重要合金元素對改善鋼的延展性和韌性以及耐磨性起到有利作用；重要合金元素是提高鋼的熱強性的最有效的合金元素，重要合金元素能改善奧氏體不銹鋼的高溫力學(xué)性能。
[0028]重要合金元素對不銹鋼的物理化學(xué)及工藝性能有重要作用，它可以普遍提高鋼的抗蝕性能。
[0029]高強焊絲中重要金屬元素的控制
[0030]重要合金元素對鋼的耐蝕性和力學(xué)性能都會產(chǎn)生影響。為使奧氏體不銹鋼保持單一的奧氏體組織，隨著鋼中重要合金元素含量的增加，奧氏體形成元素的含量也要相應(yīng)提高，以保持鋼中鐵素體與奧氏體形成元素之間的平衡，因此在奧氏體不銹鋼中加重要合金元素后，重要金屬元素的含量也要相應(yīng)提高。[0031]在提高鋼的耐腐蝕性能方面，重要金屬元素的含量應(yīng)該控制合理，否則易使凝固時和高溫使用過程中組織粗大，增加材料的脆性。
[0032]至此形成的新合金制成焊絲后，其強度明顯提高。
[0033]高強焊絲不僅其材料化學(xué)成分的確定是主要的內(nèi)容，同時材料的制備工藝也是十分重要的，它首先通過進行冶煉，再進行鍛造，鍛造后修磨，再進行熱軋、拉拔，拉拔后需要酸洗處理，再進行表面處理后進入下序包裝入庫。
[0034]一、冶煉工藝的確定
[0035]由于原材料化學(xué)成分和材料的均勻性對焊絲的前期加工和后面的焊接影響很大，因此冶煉工藝的控制是十分關(guān)鍵的。
[0036]控制化學(xué)成分
[0037]根據(jù)上述原理確定焊絲的化學(xué)成分，特別是將重要合金元素/重要金屬元素比控制在預(yù)設(shè)值為最佳。
[0038]控制冶煉的雜質(zhì)成分
[0039]由于是高強度級別的焊絲，加工過程中很容易形成裂紋，采用重熔冶煉方式以為保證原材料成分的均勻性和純凈度。這樣尤其適用冶煉熱加工性能差，易偏析，流動性不好，合金比高的特殊鋼種。由于重熔冶煉能最大限度的減輕大氣對鋼液的污染，減少鋼的二次氧化，另外，沒有普通冶煉方法由于耐火材料造成對鋼液的污染的缺點；重熔冶煉具有良好的冶金反應(yīng)的熱力學(xué)和動力學(xué)條件，因此重熔過程中渣的過熱度可達預(yù)設(shè)值，鋼液的過熱度可達預(yù)設(shè)值。高溫的熔池促進了一系列的物理化學(xué)反應(yīng)的進行，強化了冶金反應(yīng)，促進了雜物的排除；自下而上的順序凝固條件保證了重熔金屬錠結(jié)晶組織均勻致密，在重熔冶煉過程中電極的熔化和熔融金屬的結(jié)晶是同時進行的。鋼錠的上端始終有液態(tài)金屬熔池和發(fā)熱的渣池，既保溫又有足夠的液態(tài)金屬填充凝固過程中因收縮產(chǎn)生的縮孔，可以有效的消除一般鋼錠常見的疏松和縮孔。同時金屬液中的氣體和夾雜也易于上浮，所以鋼錠的組織致密、均勻。由于結(jié)晶器中的金屬受到底部和側(cè)面的強制水冷，冷卻速度很大，使金屬的凝固只在很小的體積內(nèi)進行，使得固相和液相中的充分擴散受到抑制，減少了成分偏析并有利于夾雜物的重新分配，同時，這種凝固方式可有效的控制結(jié)晶方向，可以獲得趨于軸向的結(jié)晶組織。
[0040]因而可以看出重熔鋼錠具有以下的理想結(jié)構(gòu):
[0041]I) 一致的化學(xué)成分。
[0042]2)沒有雜質(zhì)、有害元素及非金屬夾雜。
[0043]3)整個鋼錠具有基本一致的結(jié)晶組織，消除了微觀偏析和氣孔。
[0044]4)在水冷結(jié)晶器與鋼錠之間形薄而均勻的渣殼保證了重熔鋼錠的表面光潔。因此，鍛件縱橫向機械性能差別比普通模鑄鋼錠鍛件小得多。
[0045]二、鍛造工藝的確定
[0046]重要合金元素和重要金屬元素的添加給鍛造工序增加一定的困難，鍛造坯的質(zhì)量直接影響后續(xù)熱軋、冷加工及最終成品的質(zhì)量。影響鍛坯質(zhì)量的因素很多包括鍛造溫度、變形程度、應(yīng)變速率、應(yīng)力狀態(tài)(鍛造方法)、加熱加冷卻速度等。這些參數(shù)直接影響著金屬材料的可鍛性及鍛件的組織和性能。
[0047]鍛造溫度范圍是指始鍛溫度和終鍛溫度之間的一段溫度間隔。確定鍛造溫度的基本原則是，就能保證金屬在鍛造溫度范圍內(nèi)具有較高的塑性和較小的變形抗力，并得到所要求的組織和性能。鍛造溫度范圍在保證質(zhì)量的前提下應(yīng)盡可能寬一些，以減少鍛造火次，提高生產(chǎn)率。因此嚴格控鍛造溫度及終鍛溫度。
[0048]三、冷加工工藝
[0049]本合金由于強度高其拔制過程中易產(chǎn)生裂紋，用一般工藝的焊絲拔制過程中裂紋較多，成材率很低，且送絲不暢，經(jīng)常堵焊嘴。
[0050]本案采用特殊基料處理后可以在金屬表面沉積一層粗糙而附著力強的晶體結(jié)構(gòu)，以提高潤滑粉在金屬表面的附著。然后進行拉拔，拉拔時采用潤滑劑，成品為利于送絲的潤滑劑做涂層。
[0051]四、拉拔工藝
[0052]由于焊絲強度高、壓下量大，因此潤滑非常關(guān)鍵，采用潤滑劑，拉拔后絲材表面光潔，無劃痕、翹起、⑴字等缺陷。
[0053]不銹鋼焊絲經(jīng)固溶處理的焊絲塑性良好，但變形抗力大，加工硬化效應(yīng)強，經(jīng)常會出現(xiàn)斷絲現(xiàn)象，分析上述原因，針對焊絲本身的特點，采用總壓縮率大，拉拔速度快的特殊拔絲機；預(yù)設(shè)各道次的壓縮率，確定焊絲的精拉工序的工藝參數(shù)。通過調(diào)整不銹鋼焊絲的壓縮率，解決了焊絲的斷絲現(xiàn)象，保證了不銹鋼焊絲的拉拔要求。
[0054]五、涂潤滑油工藝
[0055]由于焊絲強度高，在打軸排線時易產(chǎn)生應(yīng)力，影響焊絲翹距和松弛直徑，同時要防止焊絲產(chǎn)生局部小彎曲或在焊絲盤中相互套迭。否則，會影響焊接時正常送進焊絲，破壞焊接過程的穩(wěn)定，嚴重時會迫使焊接過程中斷，因此打軸前要涂具有預(yù)設(shè)濃度的潤滑油。
[0056]具體工藝流程:
[0057]盤條、酸洗拉拔、退火、清洗后處理包裝入庫。
[0058]由此，本案焊絲的力學(xué)性能和熔敷金屬的力學(xué)性能均有顯著提高。
[0059]成品焊絲的化學(xué)成分、力學(xué)性能滿足要求；焊絲滿足工藝要求，經(jīng)焊接試驗其工藝性能良好且飛濺小，成型美觀、出絲順暢。
[0060]由本案焊絲的性能分析可知，對于防止焊接時出現(xiàn)熱裂、改善焊縫抗晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕的性能是有益的。從拉伸應(yīng)力腐蝕試驗發(fā)現(xiàn)，焊縫中的鐵素體含量更合理，可提高焊縫抗應(yīng)力腐蝕的壽命。
[0061]焊絲的化學(xué)成分對焊縫部位的耐蝕性有重要影響，焊絲應(yīng)具有與母材相似的化學(xué)成分，這樣可以使焊縫金屬與母材具有相似的化學(xué)成分，一般被認為可以實現(xiàn)最佳的耐腐蝕性。
【權(quán)利要求】
1.一種高強焊絲的鍛造工藝，其中:材料成分中具有重要金屬元素和重要合金元素，鍛造溫度范圍為符合預(yù)設(shè)的始鍛溫度和終鍛溫度；鍛造溫度設(shè)置為能保證金屬在鍛造溫度范圍內(nèi)具有較高的塑性和較小的變形抗力，并得到所要求的組織和性能的溫度值。
2.一種高強焊絲的鍛造工藝，其中:材料成分中具有重要金屬元素和重要合金元素，鍛造溫度范圍為符合預(yù)設(shè)的始鍛溫度和終鍛溫度；鍛造溫度設(shè)置為能保證金屬在鍛造溫度范圍內(nèi)具有較高的塑性和較小的變形抗力，并得到所要求的組織和性能的溫度值。符合預(yù)設(shè)的鍛造火次；符合預(yù)設(shè)的始鍛溫度和終鍛溫度值。
【文檔編號】B23K35/40GK103894761SQ201210567915
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月25日
【發(fā)明者】于慶蓮, 韓萍, 薛玉寶, 蔡玉麗, 厲海艷, 于湘, 許愛文 申請人:天津冶金集團天材科技發(fā)展有限公司