[發(fā)明專利]一種低成本工程機械用700MPa高強氣保焊絲及其制造方法

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• 申請日: 2019-09-30
• 公開（公告）號: CN110625294A
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發(fā)明（設計）人: 吳勇;張顯輝;李開添;王文龍;賈軍;李好生;張化;朱達
• 申請（專利權）人: 昆山中冶寶鋼焊接材料有限公司
• 主分類號: B23K35/30
• 分類號: B23K35/30;B23K35/40;B23K9/173;B23K33/00;B23K35/38
• 代理公司: 31219 上海光華專利事務所(普通合伙)
• 代理人: 許亦琳;余明偉

本發(fā)明提供一種低成本工程機械用700MPa高強氣保焊絲，由以下質量百分比的元素組成：C：0.06?0.10％；Si≤0.60％；Mn：1.40?1.80％；P≤0.015％；S≤0.010％；Ni：0.60?0.80％；Cr：0.10?0.40％；Mo：0.15?0.45％；Ti：0.06?0.12％；余量為Fe(鐵)和不可避免的夾雜。本發(fā)明采用低C?高Mn?(低Ni+低Mo合金化)?Ti微合金化的成分體系作為基礎，優(yōu)化煉鋼和軋制工藝，使焊接接頭獲得高強度，其低溫韌性、冷成型性、焊接性及抗疲勞沖擊載荷特性也同樣優(yōu)異，并成功地解決了高強度與優(yōu)良的冷成型性之間的矛盾。

技術領域

本發(fā)明屬于焊接材料的技術領域，涉及一種氣保焊絲，具體涉及一種低成本、低屈強比、高性能的工程機械用700MPa高強氣保焊絲及其制造方法。

背景技術

眾所周知，低碳低合金高強度氣保焊絲是最重要工程結構焊接材料之一，與配套的低碳低合金高強度調制鋼板廣泛應用于工程機械制造、鍋爐壓力容器、汽車工業(yè)及橋梁建筑結構之中。目前，焊接接頭性能不但取決于焊絲的化成成分與焊接工藝，而且取決于配套鋼板的化學成分與制造工藝，其中強度、韌性、塑性、屈強比及抗疲勞/沖擊載荷性能是工程機械領域焊接接頭最重要的性能，它最終決定于焊接接頭的顯微組織狀態(tài)。因此，發(fā)展新一代高性能優(yōu)質高強焊接材料一直是焊接技術人員研究工作的重點，力圖通過合金組合設計優(yōu)化與焊接工藝技術相結合，以獲得貝氏體、低碳馬氏體等復相組織結構，使焊接接頭獲得更好的復相顯微、亞顯微組織的匹配、超細化組織與亞結構，使焊接接頭獲得更優(yōu)良的塑韌性、高抗疲勞及沖擊載荷特性。

現(xiàn)有抗拉強度≥700MPa的焊接接頭所使用的焊接材料普遍采用低C-高Mn-(高Ni+高Mo)合金化-微Ti合金化設計思路，生產(chǎn)工藝采用：電爐→LF精煉→VD精煉→連鑄機澆注→加熱爐→高線→成品的生產(chǎn)工藝流程。為了獲得高強度，添加大量的貴重合金元素(尤其是為了獲得高的低溫沖擊韌性，Ni含量甚至添加到1.00％以上)。眾所周知，添加大量的合金元素提高碳當量Ceq(低碳，采用日本W(wǎng)ES碳當量公式C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14)及焊接裂紋敏感性指數(shù)Pcm(C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B)，不但降低焊接性，而且增加焊接接頭的裂紋敏感性(延遲裂紋即冷裂紋)；同時添加大量的合金元素提高了焊接接頭的淬硬性【DI＝0.311(％C)^1/2[(1+0.64(％Si)]×[(1+4.10(％Mn)]×[(1+0.27(％Cu)]×[(1+0.52(％Ni)]×[(1+2.33(％Cr)]×[(1+3.14(％Mo)]×25.4(mm)】，焊后極易生成粗大的上貝氏體Bu、粗大的馬氏體M組織和少量M/A島，嚴重劣化接頭的塑韌性，在較高的環(huán)境下，低溫韌性對焊接接頭的抗疲勞性能、抗應力集中敏感性、抗延遲裂紋、抗裂性及結構穩(wěn)定性影響較大，在大型工程機械結構上使用時，存在較大的安全隱患；因此大型疲勞重載鋼結構采用高強度焊接材料時，一般希望700MPa級以上的焊接接頭不僅具有優(yōu)良的強韌性、強塑性匹配及焊接性，而且具有優(yōu)良的抗延遲裂紋性能，以保證大型工程機械在運行過程中的安全可靠性。

更為重要的，當前國內制造業(yè)環(huán)保形勢嚴峻，貴金屬排放指標大幅縮小，因此添加大量的合金元素導致更多的貴金屬排放與綠色環(huán)保背道而馳。在煉鋼生產(chǎn)工藝方面，當前普遍采用LF+VD雙重精煉，不但延長制造生產(chǎn)周期及交貨周期，而且能耗大。

在焊絲與鋼板匹配性方面上，當前工程機械上所用抗拉強度≥700MPa的高強度調質鋼板基本采用離線調質工藝(即RQ+T)生產(chǎn)，為了保證鋼板強度，不可避免地向鋼中加入大量的合金元素，因此采用現(xiàn)有的焊接材料，對現(xiàn)場工況、焊接工藝要求比較苛刻(即焊接工藝性范圍狹窄)。

現(xiàn)有大量專利與技術文獻只是說明如何實現(xiàn)焊接接頭的強度、低溫韌性和焊接性，就如何從煉鋼和高線軋制工藝角度保證焊絲生產(chǎn)拉拔順暢說明還是空白，也沒有涉及如何在保證焊縫金屬強度和抗延遲裂紋性能的同時，如何降低焊絲合金元素和優(yōu)化煉鋼工序以降低焊絲的生產(chǎn)制造成本。

發(fā)明內容