CN101357425A - 高强度铁道车辆用耐候钢富氩气体保护焊丝 - Google Patents

Abstract

一种高强度铁道车辆用耐候钢富氩气体保护焊丝，它由下列化学成分按所述质量百分比制成：Cu 0.2－0.35％，Cr 0.3－0.7％，Ni 0.2－0.6％，C 0.05－0.1％，Si 0.3－0.5％，Mn 1.2－1.45％，P≤0.015％，S≤0.015％，余量为铁和不可避免的杂质。本发明具有高耐候性，强度高，韧性好，抗焊接冷裂能力强等特点，其抗拉强度大于600MPa，－40℃的低温冲击性能Axv≥146J。该焊丝采用富氩气体作为保护气体，焊接时，电弧稳定，飞溅小，无气孔，成型美观，其焊缝与铁道车辆用高强度耐候钢具有很好的匹配效果。

Description

高强度铁道车辆用耐候钢富氩气体保护焊丝

技术领域

本发明涉及焊丝，尤其是涉及一种高强度铁道车辆用耐侯钢富氩气体保护焊丝。

背景技术

机车终年在不同地区、不同气候、不同季节的条件下行使。更为重要的是，我国铁路多次提速后，铁道机车的速度已经相当之高，同时机车承受的载荷也相对提高，为了让铁道机车能承受以上各种苛刻的条件，目前已采用强度高、重量轻，并且耐侯性(即耐大气腐蚀性能)非常好的钢材作为机车用钢。这样，上述钢材的焊接就需要一种与此性能非常匹配的焊丝。然而纵观现有焊接材料，却很少发现品质高、成本低的专业富氩气体保护焊丝。中国专利CN101020279公开了一种600MPa级气体保护焊丝，虽然该焊丝强度有所提高，但由于其微合金元素的配比不甚合理，并且不含Ni金属元素，而适量Ni金属的应用可以提高焊缝金属的低温冲击韧性，因此该焊丝低温冲击性能Axv数值较低，同时耐候性能不够理想。

发明内容

本发明主要是解决现有气体保护焊丝耐候性能还是不够理想，成本偏高等技术问题。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：它由下列化学成分按所述质量百分比制成：Cu0.2-0.35％，Cr0.3-0.7％，Ni0.2-0.6％，C 0.05-0.1％，Si0.3-0.5％，Mn1.2-1.45％，P≤0.015％，S≤0.015％，余量为铁和不可避免的杂质。

作为优选，在本发明组分中，Cu 0.22％，Cr0.36％，Ni0.26％，C 0.067％，Si0.33％，Mn1.31％，P0.011％，S0.011％，余量为铁和不可避免的杂质。

在本发明化学成分中，焊丝中的Cr含量控制在0.3-0.7％内，可提高焊缝中针状铁素体含量并细化铁素体晶粒，能显著提高焊缝强度和低温韧性。并且，位于上述含量区间内的Cr还能提高焊缝的抗氧化性和耐腐蚀性。

焊丝中Mn含量控制在1.2％-1.45％之间，可改善焊接性能并增加焊缝坚固性、强度，及耐磨损性能。同时还可推迟奥氏体的转变温度，有助于焊缝生成纹理结构，提高低温冲击韧性。

Si元素与Mn起着联合脱氧作用，可从熔化的金属中以分离氧化和分离汽化作用带走氧，焊丝中Si的含量控制在0.3％-0.5％内，具有良好的脱氧效果，同时还可增强焊缝延展性、增大抗张强度。

焊丝中Cu含量控制在0.2％-0.35％内，可提高固溶强化焊缝金属，提高焊缝的抗大气腐蚀性。

焊丝中Ni含量控制在0.2％-0.6％内，可很好的保持焊缝强度，大大提高焊缝的抗腐蚀性和低温冲击韧性，同时便于控制焊丝成本。

合理含量C可保证焊缝金属具有一定强韧度和良好的淬透性，本焊丝中C含量控制在0.05-0.1％，当C＞0.1％时，焊缝的淬硬性增加，韧度降低；当C＜0.1％时，焊缝强度较低。

S、P作为杂质元素，应控制在合理范围内，当焊丝中P＞0.015％时，S＞0.015％时，焊丝的焊接性能及焊缝金属的耐候性将会大大降低。

本发明经过电炉冶炼，扎制，拉丝，镀铜，绕盘等工序制成。

综上所述，本发明通过对化学成分进行合理的设计，使发明具有高耐候性，强度高，韧性好，抗焊接冷裂能力强等特点，其抗拉强度大于600MPa，-40℃的低温冲击性能Axv≥146J。该焊丝采用富氩气体作为保护气体，焊接时，电弧稳定，飞溅小，无气孔，成型美观，其焊缝与铁道车辆用高强度耐候钢具有很好的匹配效果，从而满足了铁道车辆高重载、焊缝强韧性以及不同气候环境对焊缝耐大气腐蚀能力的高要求。

具体实施方式

实施例1：采用200KG真空感应电炉冶炼焊丝用钢，再经过扎制，拉丝，表面镀铜，绕盘等工序制成直径为1.18mm焊丝。该焊丝的主要化学成分(质量百分比)为Cu 0.25％，Cr0.65％，Ni0.41％，C 0.08％，Si0.45％，Mn1.40％，P0.011％，S0.008％，余量为铁和其它不可避免的杂质。

以富氩气体(80％Ar+20％CO2)作为保护气体，采用上述焊丝进行焊接实验，焊接电流为260-280A，焊接电压32V，焊接速度为23.8cm/分钟。所得熔敷金属的力学性能为：抗拉强度Rm＝675MPa，屈服强度Rcl＝545MPa，断后延伸率A＝26％，熔敷金属冲击功(-40℃)Axv＝172J。

实施例2：采用200KG真空感应电炉冶炼焊丝用钢，再经过扎制，拉丝，表面镀铜，绕盘等工序制成直径为1.18mm焊丝。该焊丝的主要化学成分(质量百分比)Cu 0.22％，Cr0.36％，Ni0.26％，C 0.067％，Si0.33％，Mn1.31％，P＝0.011％，S＝0.011％，余量为铁和其它不可避免的杂质。

以富氩气体(80％Ar+20％CO2)作为保护气体，采用上述焊丝对12mm厚Q550NQR1铁道车辆高强度耐候钢进行焊接实验，该钢的化学成分为：C 0.36％，Si0.4％，Mn1.5％，P0.015％，S0.012％，Cu0.35％，Cr0.38，Ni 0.32％，其余为铁其它不可避免的杂质。机械性能：抗拉强度Rm＝575MPa，冲击功(-40℃)Axv＝72J。

焊接参数为：焊接电流220-230A，焊接电压24-27V，焊接速度为25cm/分钟，Y型坡口，坡口钝边为1mm，坡口角度为60°。

焊缝拉伸实验表明，接头断在焊缝外15cm处；接头弯曲实验(d＝3a，弯曲120°)，接头完好，没有裂纹；焊缝低温冲击功Axv(-40℃)＝146J；相对腐蚀率为4％。

通过对比铁道部运装货车[2003]387号《铁道货车用高强度耐大气腐蚀钢焊丝订货技术条件》，本实施例以上各项实验指标完全符合该技术规范。

Claims (2)

1.一种高强度铁道车辆用耐侯钢富氩气体保护焊丝，其特征是由下列化学成分按所述质量百分比制成：Cu0.2-0.35％，Cr0.3-0.7％，Ni0.2-0.6％，C0.05-0.1％，Si0.3-0.5％，Mn1.2-1.45％，P≤0.015％，S≤0.015％，余量为铁和不可避免的杂质。

2.据权利要求1所述的高强度铁道车辆用耐侯钢富氩气体保护焊丝，其特征是由下列化学成分按所述质量百分比制成：Cu0.22％，Cr0.36％，Ni0.26％，C0.067％，Si0.33％，Mn1.31％，P0.011％，S0.011％，余量为铁和不可避免的杂质。