高强焊丝及其用途
【专利摘要】一种高强焊丝及其用途，属于焊丝领域，特别是高强焊丝及其应用。材料成分中具有重要合金元素，它是缩小奥氏体相区的元素，该重要合金元素具有细化钢微观晶粒而达到细晶强化的作用。至此形成的新合金制成焊丝后，其强度明显提高。高强焊丝的化学成分对焊缝部位的耐蚀性有重要影响，焊丝应具有与母材相似的化学成分，这样可以使焊缝金属与母材具有相似的化学成分，一般被认为可以实现最佳的耐腐蚀性。本案母材更适合重型、大型特种车辆。
【专利说明】高强焊丝及其用途
【技术领域】
[0001]本发明属于焊丝领域，特别是高强焊丝及其用途。
【背景技术】
[0002]高强焊丝的研究是以普通不锈钢焊丝为依托，研制开发焊丝抗拉强度更大，其熔敷金属的抗拉强度更大的焊丝产品。主要用于重型、大型车辆等的焊接。由于普通不锈钢焊丝的力学性能和熔敷金属的力学性能均不能满足日益提高的高强度钢的焊接要求，因此在发明一种用于重型、大型特种车辆的高强焊丝，该焊丝是在已有不锈钢焊丝的基础上添加适量的某种成分，同时相应的提高其中特殊成分的含量。但该焊丝合金成分的改变对后期的生产带来了一定的难度，使合金钢的塑性和韧性下降。因此加工工艺需要进行相应的改变。
【发明内容】
[0003]本发明提供的一种高强焊丝，其中:材料成分中具有重要合金元素，它是缩小奥氏体相区的元素，该重要合金元素具有细化钢微观晶粒而达到细晶强化的作用。
[0004]还可以采取以下技术方案进一步实现:
[0005]一种高强焊丝，其中:材料成分中具有重要金属元素和重要合金元素，重要合金元素和重要金属元素的含量都具有预设值。
[0006]至此形成的新合金制成焊丝后，其强度明显提高。
[0007]一种高强焊丝的冶炼工艺，其中材料成分中具有重要金属元素和重要合金元素，并将重要合金元素与重要金属元素的比例控制为预设值。
[0008]一种高强焊丝的冶炼工艺，其中材料成分中具有重要金属元素和重要合金元素，并且其成分控制为预设值；其中杂质量符合预设值；其中结晶组织符合要求；在水冷结晶器与钢锭之间能形成薄而均匀的渣壳。
[0009]一种高强焊丝的冶炼工艺，其中材料成分中具有重要金属元素和重要合金元素，它采用重熔方式冶炼。
[0010]由此重熔的钢锭具有更理想结构，化学成分更一致；杂质、有害元素及非金属夹杂更少；钢锭的结晶组织一致性更好，微观偏析和气孔值更小。对于下序的锻造工艺更为有利。
[0011]一种高强焊丝的锻造工艺，其中材料成分中具有重要金属元素和重要合金元素，锻造温度范围为符合预设的始锻温度和终锻温度；锻造温度设置为能保证金属在锻造温度范围内具有较高的塑性和较小的变形抗力，并得到所要求的组织和性能的温度值。
[0012]一种高强焊丝的锻造工艺，其中材料成分中具有重要金属元素和重要合金元素，锻造温度范围为符合预设的始锻温度和终锻温度；锻造温度设置为能保证金属在锻造温度范围内具有较高的塑性和较小的变形抗力，并得到所要求的组织和性能的温度值。符合预设的锻造火次；符合预设的始锻温度和终锻温度值。[0013]一种高强焊丝的冷加工工艺，其中材料成分中具有重要金属元素和重要合金元素，并用特殊基料处理，用于在金属表面沉积一层粗糙而附着力强的晶体结构。
[0014]一种高强焊丝的拉拔工艺，其中材料成分中具有重要金属元素和重要合金元素，并用预设压缩率和预设拉拔速度的拔丝机；预设各道次的压缩率。
[0015]通过调整不锈钢焊丝的压缩率，解决了焊丝的断丝现象，保证了不锈钢焊丝的拉拔要求。
[0016]本发明与现有技术相比具有如下显著的优点和有益效果:
[0017]本案高强焊丝合理配置重要合金元素和重要金属元素成分，至此形成的新合金制成焊丝后，其强度以及各种性能都明显提高。
[0018]本案高强焊丝的力学性能和熔敷金属的力学性能均有显著提高。
[0019]成品焊丝的化学成分、力学性能满足要求；焊丝满足工艺要求，经焊接试验其工艺性能良好且飞溅小，成型美观、出丝顺畅。
[0020]由本案高强焊丝的性能分析可知，对于防止焊接时出现热裂、改善焊缝抗晶间腐蚀和应力腐蚀的性能是有益的。从拉伸应力腐蚀试验发现，焊缝中的铁素体含量更合理，可提高焊缝抗应力腐蚀的能力。
[0021]高强焊丝的化学成分对焊缝部位的耐蚀性有重要影响，焊丝应具有与母材相似的化学成分，这样可以使焊缝金属与母材具有相似的化学成分，一般被认为可以实现最佳的耐腐蚀性。本案母材更适用于重型、大型特种车辆。
【具体实施方式】
[0022]一种高强焊丝，其中:材料成分中具有重要合金元素，它是缩小奥氏体相区的元素，具有细化钢微观晶粒而达到细晶强化的作用。
[0023]还有，一种高强焊丝，其中:材料成分中具有重要金属元素，
[0024]高强焊丝中重要合金元素对钢和其他合金有两个重要的作用，即提高强度和耐腐蚀性。
[0025]重要合金元素对不锈钢的力学性能有重要作用。
[0026]重要合金元素在不锈钢中还能形成沉淀析出相，提高钢的强度，同时也提高碳化物的稳定性，从而提高钢的强度；重要合金元素对改善钢的延展性和韧性以及耐磨性起到有利作用；重要合金元素是提高钢的热强性的最有效的合金元素，重要合金元素能改善奥氏体不锈钢的高温力学性能。
[0027]重要合金元素对不锈钢的物理化学及工艺性能有重要作用，它可以普遍提高钢的抗蚀性能。
[0028]高强焊丝中重要金属元素的控制
[0029]重要合金元素对钢的耐蚀性和力学性能都会产生影响。为使奥氏体不锈钢保持单一的奥氏体组织，随着钢中重要合金元素含量的增加，奥氏体形成元素的含量也要相应提高，以保持钢中铁素体与奥氏体形成元素之间的平衡，因此在奥氏体不锈钢中加重要合金元素后，重要金属元素的含量也要相应提高。
[0030]在提高钢的耐腐蚀性能方面，重要金属元素的含量应该控制合理，否则易使凝固时和高温使用过程中组织粗大，增加材料的脆性。[0031]至此形成的新合金制成焊丝后，其强度明显提高。
[0032]高强焊丝不仅其材料化学成分的确定是主要的内容，同时材料的制备工艺也是十分重要的，它首先进行冶炼，再进行锻造，锻造后修磨，再进行热轧、拉拔，拉拔后需要酸洗处理，再进行表面处理后进入下序包装入库。
[0033]一、冶炼工艺的确定
[0034]由于原材料化学成分和材料的均匀性对焊丝的前期加工和后面的焊接影响很大，因此冶炼工艺的控制是十分关键的。
[0035]控制化学成分
[0036]根据上述原理确定焊丝的化学成分，特别是将重要合金元素/重要金属元素比的预设值控制在最佳。
[0037]控制冶炼的杂质成分
[0038]由于是高强度级别的焊丝，加工过程中很容易形成裂纹，采用重熔冶炼方式以保证原材料成分的均匀性和纯净度。这样尤其适用冶炼热加工性能差，易偏析，流动性不好，合金比高的特殊钢种。由于重熔冶炼能最大限度的减轻大气对钢液的污染，减少钢的二次氧化，另外，没有普通冶炼方法由于耐火材料造成对钢液的污染的缺点；重熔冶炼具有良好的冶金反应的热力学和动力学条件，因此重熔过程中渣的过热度可达预设值，钢液的过热度可达预设值。高温的熔池促进了一系列的物理化学反应的进行，强化了冶金反应，促进了杂物的排除；自下而上的顺序凝固条件保证了重熔金属锭结晶组织均匀致密，在重熔冶炼过程中电极的熔化和熔融金属的结晶是同时进行的。钢锭的上端始终有液态金属熔池和发热的渣池，既保温又有足够的液态金属填充凝固过程中因收缩产生的缩孔，可以有效的消除一般钢锭常见的疏松和缩孔。同时金属液中的气体和夹杂也易于上浮，所以钢锭的组织致密、均匀。由于结晶器中的金属受到底部和侧面的强制水冷，冷却速度很大，使金属的凝固只在很小的体积内进行，使得固相和液相中的充分扩散受到抑制，减少了成分偏析并有利于夹杂物的重新分配，同时，这种凝固方式可有效的控制结晶方向，可以获得趋于轴向的结晶组织。
[0039]因而可以看出重熔钢锭具有以下的理想结构:
[0040]I) 一致的化学成分。
[0041]2)没有杂质、有害元素及非金属夹杂。
[0042]3)整个钢锭具有基本一致的结晶组织，消除了微观偏析和气孔。
[0043]4)在水冷结晶器与钢锭之间形成的薄而均匀的渣壳保证了重熔钢锭的表面光洁。因此，锻件纵横向机械性能差别比普通模铸钢锭锻件小得多。
[0044]二、锻造工艺的确定
[0045]重要合金元素和重要金属元素的添加给锻造工序增加一定的困难，锻造坯的质量直接影响后续热轧、冷加工及最终成品的质量。影响锻坯质量的因素很多包括锻造温度、变形程度、应变速率、应力状态(锻造方法)、加热加冷却速度等。这些参数直接影响着金属材料的可锻性及锻件的组织和性能。
[0046]锻造温度范围是指始锻温度和终锻温度之间的一段温度间隔。确定锻造温度的基本原则是，就能保证金属在锻造温度范围内具有较高的塑性和较小的变形抗力，并得到所要求的组织和性能。锻造温度范围在保证质量的前提下应尽可能宽一些，以减少锻造火次，提高生产率。因此严格控锻造温度及终锻温度。
[0047]三、冷加工工艺
[0048]本合金由于强度高其拔制过程中易产生裂纹，用一般工艺的焊丝拔制过程中裂纹较多，成材率很低，且送丝不畅，经常堵焊嘴。
[0049]本案采用特殊基料处理后可以在金属表面沉积一层粗糙而附着力强的晶体结构，以提高润滑粉在金属表面的附着。然后进行拉拔，拉拔时采用润滑剂，成品为利于送丝的润滑剂做涂层。
[0050]四、拉拔工艺
[0051]由于焊丝强度高、压下量大，因此润滑非常关键，采用润滑剂，拉拔后丝材表面光洁，无划痕、翘起、⑴字等缺陷。
[0052]不锈钢焊丝经固溶处理的焊丝塑性良好，但变形抗力大，加工硬化效应强，经常会出现断丝现象，分析上述原因，针对焊丝本身的特点，采用总压缩率大，拉拔速度快的特殊拔丝机；预设各道次的压缩率，确定焊丝的精拉工序的工艺参数。通过调整不锈钢焊丝的压缩率，解决了焊丝的断丝现象，保证了不锈钢焊丝的拉拔要求。
[0053]五、涂润滑油工艺
[0054]由于焊丝强度高，在打轴排线时易产生应力，影响焊丝翘距和松弛直径，同时要防止焊丝产生局部小弯曲或在焊丝盘中相互套迭。否则，会影响焊接时正常送进焊丝，破坏焊接过程的稳定，严重时会迫使焊接过程中断，因此打轴前要涂具有预设浓度的润滑油。
[0055]具体工艺流程:
[0056]盘条、酸洗拉拔、退火、清洗后处理包装入库。
[0057]由此，本案焊丝的力学性能和熔敷金属的力学性能均有显著提高。
[0058]成品焊丝的化学成分、力学性能满足要求；焊丝满足工艺要求，经焊接试验其工艺性能良好且飞溅小，成型美观、出丝顺畅。
[0059]由本案焊丝的性能分析可知，对于防止焊接时出现热裂、改善焊缝抗晶阅腐蚀和应力腐蚀的性能是有益的。从慢速拉伸应力腐蚀试验发现，焊缝中的铁素体含量更合理，可提闻焊缝抗超力腐蚀的寿命。
[0060]焊丝的化学成分对焊缝部位的耐蚀性有重要影响，焊丝应具有与母材相似的化学成分，这样可以使焊缝金属与母材具有相似的化学成分，一般被认为可以实现最佳的耐腐蚀性。
【权利要求】
1.一种高强焊丝，其中:材料成分中具有重要合金元素，它是缩小奥氏体相区的元素，该重要合金元素具有细化钢微观晶粒而达到细晶强化的作用。
2.一种高强焊丝，其中:材料成分中具有重要金属元素和重要合金元素，重要合金元素和重要金属元素的含量都具有预设值。
3.一种高强焊丝的用途，材料成分中具有重要合金元素，它是缩小奥氏体相区的元素，该重要合金元素具有细化钢微观晶粒而达到细晶强化的作用，它更适合重型、大型特种车辆。
【文档编号】B23K35/22GK103894753SQ201210568047
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2012年12月25日 优先权日:2012年12月25日
【发明者】于庆莲, 韩萍, 薛玉宝, 蔡玉丽, 厉海艳, 于湘, 许爱文 申请人:天津冶金集团天材科技发展有限公司