[發明專利]高強度高韌性氣體保護焊絲

無效

• 申請號: 200810046960.6
• 申請日: 2008-02-28
• 公開（公告）號: CN101234457A
• 公開（公告）日: 2008-08-06
• 發明（設計）人: 劉吉斌;繆凱;王玉濤;陳浮;黃治軍;胡家國;胡因洪;牟文廣
• 申請（專利權）人: 武漢鋼鐵（集團）公司
• 主分類號: B23K35/30
• 分類號: B23K35/30
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司
• 代理人: 段姣姣

技術領域

本發明涉及一種高強度高韌性氣體保護焊絲，在80％Ar+20％CO₂混合氣體保護下施焊，焊縫金屬抗拉強度≥800MPa、-40℃沖擊韌性A_KV≥47J、對焊接線能量適應范圍寬的氣體保護焊絲。

背景技術

隨著科學的發展和技術的進步，焊接結構設計日趨向高參數、輕量化及大型化發展。低合金高強鋼由于其性能優異和經濟效益顯著，在焊接結構中得到越來越廣泛的應用。這類鋼強度高、韌性好，為節約鋼材和減輕焊接結構自重創造了條件。對于車輛、船舶、工程機械等運行結構，采用焊接性好的低合金高強鋼可促進工程結構向大型化、輕量化和高效能方向發展。

目前國內市場上與低合金高強鋼匹配的氣保護焊絲品種有限，通過對1984年至今的國內外文獻與專利的檢索，國內高強度氣保護焊絲專利多為500～700MPa強度級別，如哈爾濱焊接研究所的600MPa級HS-60、武鋼700MPa級耐候氣保護焊絲等，強度達到800MPa以上的焊絲合金含量較高，如中國專利號為200510019059.6《用于焊接高強鋼的氣體保護焊絲》、中國專利公開號為CN1413795的專利、國外類似氣保護焊絲產品如日本神戶制鋼的MGS-88A焊絲，日鐵溶接的YM-80C、YM-80A焊絲及美國林肯的LA-100焊絲等，均為通過加入高量的Ni，配以適量的Cr，再加入適量的Mo或Re元素實現焊縫金屬的固溶強化，由于大量加有價格昂貴的Ni元素，導致生產成本偏高，無法滿足國內市場對高強度氣保護焊絲的大量需求。

本發明提供了一種熔敷金屬強度大于800MPa，-20℃沖擊韌性達到141J的經濟型高強度高韌性氣保護焊絲。焊接材料研制的主要內容就是圍繞著如何通過設計合理的焊接材料化學成分，得到一定的化學元素構成的焊縫金屬、控制焊縫的組織，達到所需的強度、韌性或其它物理性能要求。大量研究工作表明，低合金鋼的焊縫強化因素可分為三個部份：固溶強化，晶界強化和析出強化。為了說明這三個因素對焊縫強度的貢獻，Grong等引用了低碳貝氏體鋼的強化模型。首先是Mn、Si、N等元素的固溶強化，大約提供165MPa的強度；其次是晶粒細化對強度的貢獻，晶粒越小，對強度的貢獻越大；最后是析出強化，在小尺寸晶粒時，碳化物對焊縫的強度有顯著的影響。對焊縫金屬而言，針狀鐵素體的尺寸一般為2μm，對焊縫的強度有極大的貢獻，按模型預測，焊縫金屬最高屈服強度可達到650MPa。

目前國際市場Ni合金價格走高，本發明中采用降低合金元素Ni含量，適當增加Cu含量，以求達到保證高強度高韌性的同時，大幅降低焊絲生產成本。實際氣體保護焊接過程中均為多層多道焊接，試驗研究表明，采用Cu元素的析出強化作用，使多道焊時焊縫金屬在后續焊道的熱作用下得到ε-Cu析出，保證焊縫的強度和韌性。

發明內容

此項發明的目的在于克服上述不足，提供一種800MPa及以上強度級別，且具有優良低溫沖擊韌性能的經濟、性價比高的氣體保護焊絲。

實現目的的技術措施：

高強度高韌性氣體保護焊絲，其特征在于該焊絲的化學成分(按重量％)為：C：0.04～0.10，Si：0.30～0.80，Mn：1.30～2.0，Ni：0.40～0.89，Cr：0.20～0.50，Mo：0.20～0.60，Cu：0.56～0.80，Ti：0.05～0.20，B：0.002～0.010，P≤0.020，S≤0.015，Als≤0.03，余量為Fe及不可避免的雜質。

本發明中各組分的作用及機理：

C：是調整焊縫金屬強度的主要元素，必須保證焊絲中有一定的C含量。但在高強度焊縫金屬中，過高的碳含量促進高碳馬氏體的形成，會使焊縫金屬淬硬性增加，塑性降低，使焊縫金屬冷裂紋敏感性增加，因此將焊絲中的C含量控制在0.04～0.10范圍內。

Mn：在焊縫中有利于脫氧，脫氧反應產生的氧化物夾雜和氧硫復合夾雜可作為針狀鐵素體的形核質點。Mn是焊縫強化的有效元素，當焊絲中Mn含量低于1.00時，在熔滴和熔池反應階段脫氧不充分，使焊縫中氧含量過高，且使焊縫強度偏低。當焊絲中Mn含量過高時，焊縫金屬中過高的Mn含量易造成Mn的偏析，在偏析區易產生M-A島狀組織，從而降低焊縫金屬的韌性，因此將焊絲中的Mn含量控制在1.30～2.00之間。

焊絲中Si加入量為0.30～0.80，此范圍是根據當焊縫中Mn/Si≈3時，具有較好的脫氧效果，并考慮在氣體保護焊中兩種元素的過渡系數而確定的。