[發明專利]高韌性微合金化高強鋼用氣體保護焊絲

無效

• 申請號: 200610072952.X
• 申請日: 2006-04-07
• 公開（公告）號: CN101049660A
• 公開（公告）日: 2007-10-10
• 發明（設計）人: 張飛虎;董現春;陳延青;鞠建斌;邱利;張興利;國金雁;金秋生
• 申請（專利權）人: 首鋼總公司;河北鑫宇焊業有限公司
• 主分類號: B23K35/30
• 分類號: B23K35/30;B23K9/16
• 代理公司: 首鋼總公司專利中心
• 代理人: 史桂芬

技術領域

本發明涉及一種金屬材料焊接用的氣體保護焊絲材料，尤其適用于焊接高強度高韌性鋼種。該焊絲采用CO₂或混合氣體(80％Ar+20％CO₂)保護焊接時，焊縫金屬抗拉強度為550～700Mpa，-30℃沖擊功A_kV≥70J，-50℃沖擊功A_kV≥40J，適合于550～700Mpa級低合金高強鋼的氣體保護電弧焊。具有良好的工藝性能，適合于全位置焊接。

背景技術

隨著我國國民經濟的高速發展、建設節約型社會的需要，鋼鐵材料的強度級別逐漸向高強度、高韌性、微合金化方向發展。為滿足煤礦機械、高層建筑、石油管線、壓力容器、跨海大橋、軍工軍艦等要求其鋼種具有高強度、高韌性，并且要求強度級別達到550～700Mpa的要求。故對焊接接頭的性能也提出了更高的要求，焊接接頭必須具備有與母材相當的強度達到550～700Mpa，同時滿足韌性要求。為了減輕工人勞動強度、改善勞動條件、節約能源，這就要求焊接材料必須具有高的抗冷裂敏感性、高的低溫沖擊性能。

國內普遍采用的低匹配的Mn-Si系焊絲ER50-6(ER70S-6)，焊絲的焊縫金屬抗拉強度低于550Mpa，低溫沖擊韌性較差。目前市場上供應的G60、GHS-60、H08Mn2SiMoA等牌號的氣體保護焊絲，熔敷金屬抗拉強度雖然達到600～695Mpa，但是其不足之處在于焊絲中含有較貴重的Ni、Mo，成本較高，韌性不能滿足大拘束度的要求。

國家標準《氣體保護電弧焊用碳鋼、低合金鋼焊絲》(GB/T8110-1995)所規定的ER55-D2-Ti、ER55-D2、ER69-3等牌號的氣體保護焊絲，盡管其熔敷金屬抗拉強度在550～700Mpa之間，但是由于采用較貴的Mo系、Ni系、Mn-Mo系合金，且不能滿足高韌性的要求，因而在國內并沒有大規模應用。

發明專利(申請號95103056.6)介紹了“一種高強度高韌性焊絲”，此種焊絲熔敷金屬抗拉強度750～850Mpa，具有很好的低溫沖擊韌性，不足之處在于合金含量高，焊后需要熱處理，并且與550～700Mpa級別低合金鋼的焊接不相匹配。

發明專利(申請號01128362.2)介紹了“微鈦硼高韌性氣體保護焊絲”，通過添加Ni、Ti、B等元素，實現熔敷金屬抗拉強度≥580Mpa，-30℃沖擊功A_kV≥80J，但是此種焊絲添加了貴重合金Ni，成本較高，市場推廣受限。且其采用的焊接規范較低，線能量較小，不適合較大線能量、大效率焊接的要求。

發明內容

本發明的目的在于提供焊接工藝性能穩定，低飛濺、焊縫金屬與高強鋼(550～700Mpa)相匹配的高韌性、低成本，可應用于相應強度級別大型、重要結構的氣體保護焊絲。

基于上述目的，本發明提供了一種適合于低合金高強鋼用的高韌性微合金氣體保護焊絲，該焊絲的化學成分(按重量％)為：C0.04～0.12、Mn1.2～2.2、Si0.4～0.9、Cr≤1.0、V0.0～0.08、Nb0.00～0.08、Ti0.03～0.2、Cu0～0.60、B0.001～0.0040、S≤0.025、P≤0.025，余量為Fe。

現將本發明成分敘述如下：對于抗拉強度550～700Mpa的低合金高強鋼，若使焊縫金屬抗拉強度達到550～700Mpa，同時又具有良好的低溫沖擊韌性，關鍵在于在焊縫中加入合適的合金元素，促使在焊縫金屬中產生大量的高密度位錯的細針狀鐵素體組織。

C、Mn、Si、Cr、Cu等元素可以提高焊縫金屬的淬透性，抑制先共析鐵素體的形成，促進針狀鐵素體形成。上述合金系在一定的比例范圍內，可以降低針狀鐵素體的轉變溫度，使得在較低溫度下轉變的針狀鐵素體具有較高的位錯密度，從而使焊縫金屬抗拉強度在達到550～700Mpa的同時，具有良好的低溫沖擊性能。

過高的含碳量促使高碳馬氏體的形成，使焊縫金屬冷裂敏感性增加，本發明將碳控制在0.04～0.12％范圍內。

在焊縫中合金元素Mn、Cr以固溶為主，使焊縫具有強韌的基體。

焊縫中氧化物夾雜產生的原因是因為氧在焊縫中極少固溶，當焊絲中的Si、Mn通過熔滴過渡到焊縫中時，絕大多數氧與焊縫中Si、Mn進行脫氧反應，形成氧化物夾雜或氧硫復合夾雜，大部分夾雜在高溫下長大分離進入渣中、少部分快速冷卻留在焊縫中。Ti脫氮形成的氮化物，可作為針狀鐵素體的形核質點，從而細化晶粒。