专利名称：高强钢高韧性气体保护焊丝的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种金属材料焊接用的气体保护焊丝，适用于焊接高
强度高韧性钢种。该焊丝采用C02或混合气体80^Ar+20^C02保护 焊接时，焊缝金属抗拉强度为780 850MPa， -2(TC冲击功AkV>70J， 适合于780 850MPa级低合金高强钢的气体保护电弧焊，具有良好的 工艺性能。
背景技术：
用于高层建筑、石油管线、压力容器、煤矿机械、跨海大桥、 军工军舰等构件的钢种具有高强度、高韧性，强度级别达到780 850MPa的特点。因而对焊接接头的性能也提出了更高的要求，焊接 接头必须具备有与母材相当的强度达到780 850MPa，同时满足韧性 要求。
发明专利申请号95103056.6介绍了 "一种高强度高韧性焊丝"， 此种焊丝熔敷金属抗拉强度750 850Mpa，具有很好的低温冲击韧 性，不足之处在于合金含量高，焊丝制造过程拉拔困难、效率低，焊 后需要热处理，不利于大规模工业生产和推广应用。
发明专利申请号01133651.乂介绍了"低合金高强钢用高韧性气体 保护焊丝"通过添加适量的Ni、 Cr、 Ti、 B等元素使得焊缝金属抗拉 强度为700 800MPa，适合于700MPa级低合金高强钢的气体保护电 弧焊，不适合于800MPa级低合金高强钢的气体保护电弧焊。
发明内容
本发明的目的在于提供焊接工艺性能稳定，低飞溅、焊缝金属与
高强钢780 850MPa相匹配的可应用于相应强度级别大型、重要结构 的气体保护焊丝。
基于上述目的，本发明提供了一种适合于低合金高强钢用的高韧 性气体保护焊丝，其特征在于组成该焊丝的化学成分(按重量％)为 C0.05 0.13、 Mn 1.4 1.9、 Si 0.4 0.8、 Cr 0.4 0.8、 Ni 1.5 1.8、 Mo0.3 0.8、 Ti0.06 0.25、 Cu0 0.60、 S《0.025、 P《0.025，余量 为Fe及不可避免的杂质元素。
现将本发明成分设计依据叙述如下
对于抗拉强度780 850MPa的低合金高强钢，若使焊缝金属抗拉 强度达到780 850MPa，同时又具有良好的低温冲击韧性，关键在于 在焊缝中加入合适的合金元素，促使在焊缝金属中产生大量的高密度 位错的细针状铁素体。
C、 Mn、 Si、 Cr、 Ni、 Mo、 Cu等元素可以提高焊缝金属的淬透性，
抑制先共析铁素体的形成，促进针状铁素体形成。上述合金系在一定 的比例范围内，可以降低针状铁素体的转变温度，使得在较低温度下 转变的针状铁素体具有较高的位错密度，从而使焊缝金属抗拉强度在 达到780 850MPa的同时，具有良好的低温冲击性能。
在焊缝中合金元素Mn、 Cr以固溶为主，使焊缝具有强韧的基体。 过高的Mn含量易造成偏析，在偏析区形成M—A组元，降低熔敷金属韧性，本发明控制Mn在1.4 1.9X范围内。
焊缝中Ni元素与Mn元素对冲击韧性的影响交互作用，两种元素 较佳匹配时焊缝金属具有优异的强韧性匹配，本发明焊丝Ni含量 1.5 1.8%， Ni含量过高，焊丝的制造成本增加。
Ti在焊丝中具有脱氧作用，残余的Ti在焊缝中形成的氮化物，可 作为针状铁素体的形核质点，从而细化晶粒。
当焊缝中Mn/Si"3时，焯缝具有良好的脱氧效果，考虑到气体保 护焊接时的过渡系数，因而确定Si加入量为0.4 0.8X。
Cr强化铁素体的效果显著，但是过高的Cr会导致焊缝金属冷裂 敏感性增加，因而Cr含量为0.4 0.8X。
当Cu含量小于0.5X时，以固溶硬化方式起强化作用，并降低针 状铁素体转变温度，利于获得高密度位错的针状铁素体，当Cu含量 大于0.5%时，以析出硬化方式起强化作用，考虑到有的企业焊丝生 产工艺中的镀铜工序，确定焊丝中01含量为0 0.60%。
S、 P元素对焊缝金属低温韧性有危害作用，应尽量降低，因而 焊丝中控制S《0.025X、 P《0.025%。
总之，本发明通过在焊丝中添加Ti扩大针状铁素体的转变区域、 获得稳定的针状铁素体并取得微合金化效果；Si、 Mn联合脱氧，使 得焊缝金属获得合适的氧含量；加入Cu获得高密度位错的细针状铁 素体；加入Cr强化铁素体；降低P、 S及其它杂质的含量。从而使焊 缝金属获得合适的合金体系，具有优异的强韧性匹配。
本发明具有以下优点1. 本发明焊丝焊接工艺性能稳定，焊接电弧稳定、低飞溅、无气 孔夹杂、成形美观、可实现全位置焊接；
2. 本发明焊丝质量稳定，焊丝采用C02气体或混合气体80%Ar+20 %032保护焊接时，焊缝金属抗拉强度为780 850MPa， -20。C冲击功 AkV>70J，满足煤矿机械、高层建筑、石油管线、压力容器、跨海大 桥、军工军舰等大型、重要结构的低合金高强钢的焊接。 具体实施例
下面用实施例对本发明焊丝作进一步详述
实施例1:采用铁水脱硫一转炉冶炼一LF炉精炼一160mn^方坯 铸机全保护浇注。炼钢选用低硫铁水，铁水硫含量较高时进行铁水脱 硫扒渣，冶炼按技术操作规程及有关操作要点进行炼钢工序操作，组 织生产时尽量安排顶底复吹转炉吹炼，并保证顶底复吹效果，严格控 制炼钢终点成分、出钢温度、下渣量等参数。将160mi^方坯热轧成 05.5mm盘条，经过去除表面氧化皮、拔丝、镀铜处理，制成01.6mra 焊丝，焊丝的化学成分(按重量％): CO. 05、固.40、 Si0.50、 CrO. 5、 Nil. 55、 Mo 0.4、 Ti0. 09、 Cu0. 30、 SO. 003、 P0. 014，余量为铁及不 可避免的杂质。
本发明焊丝在C02气体保护下进行熔敷金属焊接，规范为焊接 电流330 360A，焊接电压28 30V，焊接速度5.6mm/s，控制层间 温度《15(TC。焊接板厚20mm，坡口角度45 带12mm垫板，根部 间隙为14mm。熔敷金属的力学性能os=685Mpa， o b=790MPa， S 5=24%， -20。C冲击功AkV=90J。实施例2:制作方法与实施例l相同，制成01.6mm焊丝，焊丝的 化学成分(按重量％): CO. 09、Mnl.70、Si0.60、Cr0. 45、Nil. 6、Mo 0. 75、 TiO. 13、 Cu0.40、 SO. 006、 PO. 018，余量为铁及不可避免的杂质。
本发明焊丝在采用C02保护下进行熔敷金属焊接，规范为焊接电 流300 330A，焊接电压28 30V，焊接速度5.0mm/s，控制层间温 度《15(TC。焊接板厚20mm，坡口角度45 带14mm垫板，根部间 隙为12mm。熔敷金属的力学性能os=690Mpa, o b=820Mpa， S 5=20%， -20。C冲击功A^95J。
实施例3:制作方法与实施例l相同，制成01.6mm焊丝，焊丝的 化学成分(按重量％): C0. 12、 Mnl.90、 Si0.70、 Cr0. 7、 Nil. 8、 Mo 0. 80、 Ti0. 18、 Cu0.60、 SO. 002、 P0. 014，余量为铁及不可避免的杂质。
本发明焊丝在采用混合气体，80 %Ar+20 % C02保护下进行熔敷金 属焊接，规范为焊接电流300 330A，焊接电压28 30V，焊接速 度5.5mm/s，控制层间温度《150'C。焊接板厚20mm,坡口角度459， 带14謹垫板，根部间隙为12mm。熔敷金属的力学性能o s=700Mpa， 。b二850Mpa， S5=19%， -20。C冲击功Akv=95J。
在焊接过程中，焊接试板无需预热，焊接电弧稳定、无气孔、脱 渣性能良好、低飞溅、焊缝成形美观，全位置焊接适应性强。
上述应用实例说明本发明焊丝在采用C02气体或者混合气体80% Ar+20XC02保护下，适用于780 850MPa级低合金高强钢的煤矿机 械、工程机械、铁路桥梁、海洋设施、高压容器、油气输送管线等大 型重要结构的气体保护焊接，并具有低成本、韧性好的特点。
权利要求
1. 一种高强钢高韧性气体保护焊丝，其特征是焊丝的化学成分(按重量％)含有C0.05～0.13、Mn 1.4～1.9、Si 0.4～0.8、Cr 0.4～0.8、Ni 1.5～1.8、Mo 0.3～0.8、Ti 0.06～0.25、Cu 0～0.60、S≤0.025、P≤0.025，余量为Fe及不可避免的杂质元素。
全文摘要
本发明涉及一种高强钢高韧性气体保护焊丝，其解决780～850MPa级低合金高强钢焊接材料缺乏匹配性，尤其是韧性较差和原材料成本较贵的问题，其技术措施其化学成分(按重量％)含有C0.05～0.13、Mn 1.4～1.9、Si 0.4～0.8、Cr 0.4～0.8、Ni 1.5～1.8、Mo 0.3～0.8、Ti 0.06～0.25、Cu 0～0.60、S≤0.025、P≤0.025，余量为Fe及不可避免的杂质元素。该焊丝采用气体保护焊接时，焊缝金属抗拉强度为780～850MPa，-20℃冲击功A<sub>kV</sub>≥70J，适合于780～850MPa级低合金高强钢的气体保护电弧焊。
文档编号B23K35/30GK101439446SQ20071017776
公开日2009年5月27日 申请日期2007年11月21日 优先权日2007年11月21日
发明者张永强, 张飞虎, 董现春, 利 邱, 郭占山, 涛 陈, 陈延清, 鞠建斌 申请人:首钢总公司