[發明專利]一種消除低碳鋼焊縫柱狀晶的活性劑及其使用方法

無效

• 申請號: 201210000520.3
• 申請日: 2012-01-04
• 公開（公告）號: CN102513731A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 王惜寶;孫莉
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B23K35/362
• 分類號: B23K35/362;B23K9/16
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王秀奎

技術領域

本發明屬于材料工程技術領域，更具體地說，涉及一種細化焊縫組織，消除焊縫柱狀晶的活性劑。

背景技術

利用ER50-6焊絲在二氧化碳氣體保護焊焊接Q235低碳鋼板時，焊縫熔合線處的組織為粗大的柱狀晶組織。柱狀晶主要由粗大的先共析鐵素體和針狀鐵素體組成。由于熔合線處組織粗大，不均勻，極易引起應力集中，從而導致裂紋的產生。因此細化焊縫熔合線處的組織，減小柱狀晶長度成為焊縫組織優化的主要目的。同時針狀鐵素體相比與等軸鐵素體具有硬度高，強度高的特點。這就使得為添加活性劑的情況下焊縫的硬度明顯高于母材的硬度，這種硬度的差異容易引起熔合線處的應力集中，使得失效易在熔合線處產生。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的不足，提供一種在ER50-6焊絲在二氧化碳氣體保護焊焊接Q235低碳鋼板過程中能夠有效消除低碳鋼焊縫柱狀晶的活性劑及其使用方法。

本發明的目的通過下述技術方案予以實現：

一種消除低碳鋼焊縫柱狀晶的活性劑，含有氧化釔；還可以由氧化釔(Y₂O₃)、氧化鋯(ZrO₂)和氧化鈦(TiO₂)組成，其中氧化釔為10wt％-35wt％，氧化鋯為25wt％-60wt％，余量為氧化鈦。

所述氧化釔為15wt％-25wt％，氧化鋯為35wt％-50wt％，余量為氧化鈦。

在使用時，首先將揮發性溶劑與活性劑混合均勻后涂覆在即將施焊的金屬板上，經烘干后，使用焊絲進行氣體保護焊焊接即可。

所述揮發性溶劑可以選擇有機揮發性溶劑，例如丙酮、乙醇。

所述氧化釔(Y₂O₃)、氧化鋯(ZrO₂)和氧化鈦(TiO₂)可選擇200-500目粉末，優選200-300目粉末。

所述活性劑的涂覆量為(0.1-5)×10^-5g/mm²金屬板，優選(0.1-3)×10^-5g/mm²，更加優選(0.1-0.5)×10^-5g/mm²。

在實施氣體保護焊時，只需要使用氣體保護焊的普通參數進行焊接即可，氣體保護可以選用焊接領域使用的惰性氣體，例如二氧化碳、氬氣，或者兩者以任意比例混合的氣體。使用的待焊接金屬板為低碳鋼，例如Q235低碳鋼板；焊絲為低碳低合金鋼焊絲，例如ER50-6焊絲。

本發明的技術方案利用活性劑中含有高熔點顆粒的特點，在熔池凝固的過程中，釘扎奧氏體晶界，阻礙奧氏體的長大。在奧氏體減小的同時，活性劑在奧氏體向鐵素體轉變的過程中給鐵素體提供更多的形核位置，從而生成更多的等軸鐵素體。這就造成了熔合線處的圍觀組織由粗大的先共析鐵素和針狀鐵素體組成的不均勻組織轉變為細小且均勻的等軸鐵素體組織，從而達到縮短柱狀晶長度的目的，實現焊縫組織的優化；同時，降低焊縫的硬度，使之與母材更為接近。

附圖說明

圖1是顯微組織分析的照片，其中(a1)為未涂覆活性劑焊縫200×；(a2)未涂覆活性劑焊縫500×；(b1)涂覆活性劑焊縫200×；(b2)涂覆活性劑焊縫500×。

圖2是硬度分析的圖線，其中(00)為未涂覆活性劑焊縫；(01)為涂覆活性劑焊縫。

圖3是焊縫沖擊韌性分析的圖線，其中(00)為未涂覆活性劑焊縫；(01)為涂覆活性劑焊縫。

具體實施方式

下面結合具體實施例進一步說明本發明的技術方案。采用天津市金橋焊材有限公司生產的ER50-6焊絲在惰性氣體(二氧化碳氣體)保護焊焊接Q235低碳鋼板，將丙酮與200目的Y₂O₃粉末進行混合，涂覆在即將施焊的金屬板上。將涂覆后的金屬板放入干燥箱進行烘干。烘干后使用er50-6焊絲進行二氧化碳氣體保護焊焊接，參數見下表：

在進行二氧化碳氣體保護焊之后，對焊縫金屬的顯微組織，焊縫硬度與沖擊韌性進行分析如下：

首先使用OLYMPUS?GX51光學顯微鏡進行顯微組織表征，結果如附圖1所示，可以看出涂覆氧化釔后的焊縫柱狀晶明顯消失，組織由粗大的魏氏組織加針狀鐵素體變為細小均勻的等軸鐵素體。