[發明專利]一種渣氣聯保藥芯焊絲及其焊后熱處理方法

在審

• 申請號: 202210966092.3
• 申請日: 2022-08-12
• 公開（公告）號: CN115338558A
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發明（設計）人: 張楠;高建波;王欣;張平;王瑤;范斌
• 申請（專利權）人: 北京機科國創輕量化科學研究院有限公司;中機新材料研究院（鄭州）有限公司;東莞材料基因高等理工研究院
• 主分類號: B23K35/30
• 分類號: B23K35/30;B23K35/40
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種渣氣聯保藥芯焊絲及其焊后熱處理方法。所述藥芯焊絲包括4Ni鋼制外皮和藥粉芯，所述藥粉芯占所述藥芯焊絲總重量的18％?20％；所述藥粉芯按照質量百分含量，由28.5?37.0％的造渣劑、1.5?2％的造氣劑、1.5?2％的穩弧劑、25.5％?55.5％的合金劑和余量的Fe粉組成。采用本發明中直徑1.4mm規格的氣保護O型渣氣聯保藥芯焊絲，將焊接熱輸入從10kJ/cm提高至30kJ/cm條件下，經特定焊后回火熱處理(480℃?580℃，2h?4h)，室溫下焊接熔敷金屬的抗拉強度高達1000?1020MPa，屈強比為0.82?0.85，強塑積≥15GPa·％，擴散氫≤4ml/100g(水銀法)。

技術領域

本發明屬于焊接材料開發技術領域，具體為一種氣保護O型藥芯焊絲，尤其是一種渣氣聯保藥芯焊絲、其制備方法及焊后熱處理方法，以滿足使用該藥芯焊絲焊接后的焊縫處金屬結構經焊后熱處理能夠具有低屈強比、高強塑積、吉帕級和超低氫的優點。

背景技術

近年來，國內重點(重大)工程建設用高強鋼正向著輕量化、高強化的方向發展，特別是在車輛工程、機械、水利水電等承受動載部件，在結構設計時充分利用了高強鋼的高屈服強度來進一步降低部件的設計厚度與重量。目前，1GPa(吉帕)級高強鋼的應用已在商用車承載梁架、起重吊臂、水電蝸殼等關鍵焊接結構進入了實質性設計環節。隨著未來鋼板服役等級的提升及其使役工況的進一步嚴苛，對高強鋼焊接接頭的安全裕度也都提出更高要求。

當前，國內焊接工程建設往往受到施工環境及工期限制，希望焊接材料能適應野外環境大熱輸入焊接，從而提高大型結構件的焊接效率。從焊接設備與工藝角度考慮，手工電弧焊和氣體保護焊可以方便實現野外焊接，但手工電弧焊的焊接效率較低。雖然從提高焊接效率的角度考慮，實心焊絲的氣體保護焊比手工電弧焊具有優勢，然而其又不能實現渣氣聯合保護熔池，無法保證高效焊接過程中焊縫的增氧問題。特別是從焊接熱輸入角度考慮，無論是手工電弧焊還是實心氣體保護焊，其焊接熱輸入范圍均為10-20kJ/cm，而一旦焊接熱輸入大于20kJ/cm后，會給焊縫接頭特別是高強鋼焊接接頭，帶來殘余應力大、韌性儲備低、強塑性差等種種問題，嚴重影響1GPa級高強鋼焊接部件的結構安全性。

因此，亟需開發設計一種藥芯焊絲，在提高焊接效率的同時有效保護焊接熔池，也同時提高1GPa級高強鋼焊縫金屬大熱輸入條件下的安全裕度。

發明內容

本發明的目的在于提供一種氣保護O型的渣氣聯保藥芯焊絲，提高了焊接效率和熱輸入適用范圍，使用該藥芯焊絲焊接后的超強鋼金屬結構，經焊后熱處理能夠具有低屈強比、高強塑積的超低氫、吉帕級的優點，具體的，使焊接結構在熱輸入從10kJ/cm提高至30kJ/cm條件下，經焊后回火熱處理(480℃-580℃，2h-4h)實現室溫下熔敷金屬抗拉強度≥1000MPa，屈強比≤0.85，強塑積≥15GPa·％，擴散氫≤4ml/100g(水銀法)。

為達成以上目的，本發明的內容是：

本發明提供一種焊后實現低屈強比、高強塑積的吉帕級渣氣聯保藥芯焊絲，其特征在于：所述藥芯焊絲包括4Ni鋼制外皮和藥粉芯，所述藥粉芯占所述藥芯焊絲總重量的18％-20％；所述藥粉芯按照質量百分含量，由28.5-37.0％的造渣劑、1.5-2％的造氣劑、1.5-2％的穩弧劑、25.5％-55.5％的合金劑和余量的Fe粉組成。

進一步優選的，所述4Ni鋼制外皮中的C質量百分含量≤0.02％，Si質量百分含量≤0.02％，Mn質量百分含量≤0.1％，S+P的質量百分含量≤0.002％，Ni質量百分含量約4.0％，余量為Fe。