[發(fā)明專利]一種高強(qiáng)度低屈強(qiáng)比氣保護(hù)焊焊絲

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110418225.5
• 申請(qǐng)日: 2011-12-14
• 公開（公告）號(hào): CN102500953A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 薛小懷;劉昊;張少宗;茅及放
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): B23K35/30
• 分類號(hào): B23K35/30
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及焊接材料領(lǐng)域，具體地說是一種高強(qiáng)度低屈強(qiáng)比氣保護(hù)焊焊絲。

背景技術(shù)

為了減輕結(jié)構(gòu)自重，節(jié)約鋼材，同時(shí)增加安全可靠性，目前船舶、橋梁、機(jī)械工程、高壓容器、管道運(yùn)輸?shù)冉Y(jié)構(gòu)用鋼都向高強(qiáng)高韌性的趨勢(shì)發(fā)展。為保證鋼結(jié)構(gòu)的抗震性能，確保結(jié)構(gòu)具有足夠的非彈性應(yīng)變能力，鋼結(jié)構(gòu)必須具有低的屈強(qiáng)比。通常認(rèn)為，屈強(qiáng)比越小，材料的變形能力越大，在發(fā)生破壞時(shí)先經(jīng)過一定的塑性變形后再失效斷裂，從而延緩結(jié)構(gòu)的損毀時(shí)間，以較安全的模式破壞。屈強(qiáng)比越大，材料屈服后的塑性范圍很小，越容易產(chǎn)生斷裂破壞。但屈強(qiáng)比太低勢(shì)必會(huì)損失強(qiáng)度，造成材料浪費(fèi)，而單一地提高強(qiáng)度又會(huì)使屈服比增大，所以合理的強(qiáng)度、韌性和塑性的匹配是提高建筑用鋼過載抗力的前提保證。日本JISG3136、我國(guó)YB4104以及GB/T?19879等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定建筑用鋼的屈強(qiáng)比小于0.80。隨著冶金技術(shù)的進(jìn)步和軋制工藝的變革，目前已經(jīng)開發(fā)出高強(qiáng)高韌性和低屈強(qiáng)比的商用鋼種并且得到應(yīng)用。

焊縫金屬的強(qiáng)度容易得到保證，要獲得與鋼材相媲美的韌性比較難，獲得低屈強(qiáng)比的高強(qiáng)度焊縫則更難。經(jīng)過對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索可知，公開號(hào)為CN1413795的中國(guó)專利公開的“超低碳高強(qiáng)度氣體保護(hù)焊絲材料”：焊絲熔敷金屬的屈服強(qiáng)度為790MPa，抗拉強(qiáng)度最高達(dá)到840MPa，屈強(qiáng)比為0.94。公開號(hào)為CN101524795A的中國(guó)專利公開的高強(qiáng)度焊絲，其熔敷金屬抗拉強(qiáng)度達(dá)到950MPa，屈強(qiáng)比也達(dá)到了0.93。從公開的相關(guān)發(fā)明專利可知，該類高強(qiáng)高韌性焊絲得到的熔敷金屬強(qiáng)度高，并且具有較好的韌性，但是過高的屈強(qiáng)比使其很難在建筑用鋼上有所應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高強(qiáng)度低屈強(qiáng)比氣保護(hù)焊焊絲，能滿足對(duì)焊縫金屬高強(qiáng)度的要求，又有較低的屈強(qiáng)比，滿足建筑結(jié)構(gòu)鋼的焊接制造要求。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

一種高強(qiáng)度低屈強(qiáng)比氣保護(hù)焊焊絲，其特點(diǎn)在于該焊絲配比按質(zhì)量百分比為：

C?0.01～0.1％；Mn?1.2～4.0％；Si?0.1～0.4％；Ni?4.0～8.0％；Mo?1.0～3.5％；Ti?0～0.04％；Cr?0.1～0.6％；Cu?0.2～0.4％；Ba?0～0.1％；S≤0.02％；P≤0.02％；余量為Fe。

所述的Ba是由SiBaCa合金脫氧劑冶煉時(shí)脫氧殘留得到。

所述的Ba的質(zhì)量百分比優(yōu)選范圍為0.04～0.08％。

本發(fā)明的組分設(shè)計(jì)原理如下：

C含量：C是保證焊縫金屬強(qiáng)度的元素，同時(shí)，C也是焊縫中致脆的元素。基于這種考慮，應(yīng)保證焊縫中C的含量適中，通過加入Mn和Mo來保證足夠的強(qiáng)度，C含量范圍為0.01％～0.1％。

Mn含量：Mn作為微合金鋼焊縫金屬中的主要合金元素。Mn一方面作為脫氧劑，另一方面具有細(xì)化晶粒和固溶強(qiáng)化的作用，保證高強(qiáng)度的獲得，Mn含量的范圍為1.2～4％。

Si含量：Si是焊縫金屬中的主要脫氧元素，也具有一定的固溶強(qiáng)化作用，Si含量的范圍為0.1～0.4％。

Ni含量：Ni的加入一方面是為了在增強(qiáng)奧氏體的穩(wěn)定性，保證下貝氏體組織的獲得；另一方面，Ni可以保證焊縫金屬具有優(yōu)良的低溫韌性，Ni含量范圍為4～8％。

Mo含量：盡管以Mn代C保證焊縫金屬的強(qiáng)度，但是過量的Mn損害韌性，因此通過Mo來保證焊縫具有足夠的強(qiáng)度，Mo含量的范圍為1.0～3.5％。

Ti含量：Ti主要是在焊縫中形成高熔點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)TiO和TiN，作為凝固形核核心，細(xì)化焊縫組織，提高韌性，一般要求Ti/N小于3.42，因此Ti含量范圍為0～0.04％。

Cr含量：Cr主要提高淬透性，同時(shí)也能提高焊縫金屬的抗腐蝕能力，Cr含量范圍為0.1～0.6％。

Cu含量：Cu可以提高焊縫金屬抗大氣腐蝕的能力，Cu含量的范圍為0.2～0.4％，如果焊絲鍍銅該含量可以適當(dāng)減少。

Ba含量：Ba既可以深度脫氧，又能脫硫，也可以促進(jìn)氧化夾雜物聚集長(zhǎng)大而去除氧化夾雜，對(duì)改善焊縫金屬的塑性和韌性有益。在本發(fā)明中以SiBaCa合金的形式加入，含量范圍為0～0.1％，以殘留的方式保證焊縫金屬的含量。