CN101745755B - 耐候钢气体保护焊用药芯焊丝 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种耐候钢气体保护焊用药芯焊丝，其由钢带和药芯组成，钢带为碳钢钢带，所述药芯的成分配比为：34％～38％的TiO 2，2.0％的NaF 2，3％～5％的SiO 2，11％～12％的Mn，3％～5％的Ti-Fe，5％～6％的Si-Fe，3％～5％的Mg，2％～3％的Ni，3.0％～4.0％的Cr，2.0％～2.5％的Cu，0.1％～0.3％的Zr，余量为铁粉，所述百分比均为重量百分比。本发明的药芯焊丝，其焊接工艺性能、力学性能及耐腐蚀性能良好，其熔敷金属化学成分、熔敷金属力学性能和熔敷金属耐腐蚀性能均能够满足耐候钢Q450NQR1的焊接要求，是一种与耐候钢Q450NQR1相匹配的药芯焊丝。
Description
技术领域
本发明涉及一种药芯焊丝，尤其涉及一种耐侯钢气体保护焊用药芯焊丝。
背景技术
药芯焊丝是新一代焊接材料，它是随着焊接技术的发展而产生的。药芯焊丝以其生产效率高、工艺性能好、焊接质量优良、焊接成本低、脱渣容易、焊缝成型美观、操作简单、容易实现自动化和半自动化等优点而受到广泛重视。
低合金耐候钢Q450NQR1以其优良的耐大气腐蚀性能、焊接工艺性能和较低廉的成本，在国内外被广泛用于制造铁道运装货车车辆。耐候钢车辆与非耐候钢车辆相比，厂修期可增加三年。我国每年新建铁道运装货车车辆约2万辆，目前已全部采用耐候钢。然而，目前我国没有与耐候钢Q450NQR1其相配套的药芯焊丝，而主要是采用实芯焊丝TH550-NQ-II来焊接耐候钢Q450NQR1。与药芯焊丝焊接相比，采用实芯焊丝焊接存在着焊接工艺性能差、飞溅大和焊缝成型不美观等缺点。因此，要实现以药芯焊丝来焊接耐候钢Q450NQR1，需要根据钢材的化学成分、力学性能、耐腐蚀性能等要求来制备出与其相匹配的药芯焊丝。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐候钢体保护焊用药芯焊丝，所述药芯焊丝的熔敷金属化学成分、力学性能和耐腐蚀性能均能够满足耐候钢Q450NQR1的焊接要求，是一种与耐候钢Q450NQR1相匹配的药芯焊丝。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种耐侯钢气体保护焊用药芯焊丝，由钢带和药芯组成，所述钢带采用碳钢钢带，所述药芯的成分配比为：34％～38％的TiO2，2.0％的NaF2，3％～5％的 SiO2，11％～12％的Mn，3％～5％的Ti-Fe，5％～6％的Si-Fe，3％～5％的Mg，2％～3％的Ni，3.0％～4.0％的Cr，2.0％～2.5％的Cu，0.1％～0.3％的Zr，余量为铁粉，所述百分比均为重量百分比。所述药芯的填充率为14.5％～15％。
其中，TiO2是主要的造渣剂，随着TiO2在配方中比例的增加，熔渣的凝固速度会提高，这有利于焊丝的全位置焊接工艺并可起到稳弧的作用，其合适范围为34％～38％。TiO2含量小于34％，药芯焊丝立向上焊接变得困难；TiO2含量大于38％，熔敷金属的氧含量增加，焊缝的冲击功下降，容易形成裂纹。
SiO2对焊缝的脱渣性和焊缝的表面质量影响很大，随着SiO2含量的增加，焊缝表面更光亮，熔渣颜色更深，对焊缝的脱渣性有很好的作用，其合适范围为3％～5％。SiO2含量小于3％，不利于脱渣；SiO2含量大于5％，容易使焊缝产生压痕缺陷。
NaF2的加入主要起到去氢和稳弧的作用，其合适值为2.0％。
Si-Fe、Ti-Fe主要起脱氧作用，其中Ti-Fe与Zr一起配合还能起到细化晶粒提高焊缝冲击韧性的作用。Si-Fe的合适范围为5％～6％，Si-Fe含量小于5％，脱氧不足；Si-Fe含量大于6％，则焊缝的强度升高，冲击功下降。Ti-Fe的合适范围为3％～5％，Ti-Fe含量小于3％，脱氧不足；Ti-Fe含量大于5％，焊缝中Ti含量偏高造成焊缝的冲击功下降。
Mg是配方中的强脱氧剂。在配方中加入Mg粉，可以细化熔滴，在高温下反应产生的MgO进入熔渣，有利于提高熔渣的碱度及焊缝金属的冲击功，其合适范围为3％～5％。Mg含量小于3％，细化熔滴效果不明显；Mg含量大于5％，熔渣中MgO含量增多，立焊焊缝呈凸型。Mn可以脱氧并减少焊缝金属的含硫量，其合适范围为11％～12％。Mn含量小于11％，脱氧不足；Mn含量大于12％，焊缝的强度升高，冲击功下降。
Ni在焊丝配方中起提高焊缝金属的冲击功和耐腐蚀性能的作用，其合适范围为2％～3％。Ni含量小于2％，耐腐蚀性能变差；Ni含量大于3％，焊缝强度变高。配方中的Cr、Cu也能提高焊缝金属的耐腐蚀性能，Cr的合适范围为3.0％～4.0％，Cu的合适范围为2.0％～2.5％。Cr含量小于3％，耐腐蚀性能变差； Cr含量大于4％，焊缝的冲击功下降。Cu含量小于2.0％，耐腐蚀性能变差；Cu含量大于2.5％，焊缝的冲击功下降。
在焊丝配方中，Zr主要与Ti配合起到细化晶粒的作用，其合适范围为0.1％～0.3％。Zr含量小于0.1％，细化晶粒不明显；Zr含量大于0.3％，焊缝的强度升高且冲击功下降。
本发明所采用的焊丝药芯成分配比，可最大限度地发挥药芯各种成分的优点，最大限度地抑制其缺点，能使熔敷金属化学成分、力学性能和耐腐蚀性能均能够满足耐侯钢Q450NQR1的焊接要求。因此，本发明的药芯焊丝是一种与耐侯钢Q450NQR1相匹配的药芯焊丝。
具体实施方式
实施例1：
一种耐侯钢气体保护焊用药芯焊丝，由钢带和药芯组成，钢带采用碳钢钢带，其中，药芯成分按重量百分比为：
TiO2：34％，NaF2：2.0％，SiO2：5％，Mn：11％，Ti-Fe：5％，Si-Fe：5％，Mg：5％，Ni：2％，Cr：3.0％，Cu：2.0％，Zr：0.3％，铁粉：25.7％。
实施例2：
一种耐侯钢气体保护焊用药芯焊丝，由钢带和药芯组成，钢带采用碳钢钢带，其中，药芯成分按重量百分比为：
TiO2：38％，NaF2：2.0％，SiO2：3％，Mn：12％，Ti-Fe：3％，Si-Fe：6％，Mg：3％，Ni：3％，Cr：4.0％，Cu：2.5％，Zr：0.2％，铁粉：23.3％。
实施例3：
一种耐侯钢气体保护焊用药芯焊丝，由钢带和药芯组成，钢带采用碳钢钢带，其中，药芯成分按重量百分比为：
TiO2：36％，NaF2：2.0％，SiO2：4％，Mn：11％，Ti-Fe：4％，Si-Fe：6％，Mg：4％，Ni：2.5％，Cr：3.5％，Cu：2.4％，Zr：0.1％，铁粉：24.5％。
上述实施例中的药芯填充率均为14.5％～15％。
按照TB/T2375-1993的规定对本发明的药芯焊丝进行熔敷金属加速耐腐蚀试验，并将试验结果中的熔敷金属化学成分列于表1，将熔敷金属的力学性能及耐腐蚀性能列于表2。
表1熔敷金属化学成分(％)
| C | Si | Mn | Ni | Cr | Cu | S | P | |
| 保证值 | ≤0.10 | ≤0.60 | ≤1.60 | 0.2～0.6 | 0.3～0.9 | 0.2～0.4 | ≤0.030 | ≤0.035 |
| 实际值 1 | 0.045 | 0.41 | 1.18 | 0.30 | 0.42 | 0.32 | 0.009 | 0.018 |
| 实际值 2 | 0.040 | 0.38 | 1.24 | 0.45 | 0.57 | 0.37 | 0.008 | 0.017 |
| 实际值 3 | 0.047 | 0.42 | 1.16 | 0.38 | 0.48 | 0.36 | 0.009 | 0.019 |
表2熔敷金属力学性能及耐腐蚀性能
| 抗拉强度 MPa | 下屈服强度 MPa | 伸长率 ％ | Akv(J) -40℃ | 相对腐蚀率 ％ | |
| 保证值 | ≥550 | ≥450 | ≥22 | ≥60 | ≤10 |
| 实际值1 | 590 | 480 | 24 | 102 | 1 |
| 实际值2 | 600 | 485 | 25 | 110 | 1 |
| 实际值3 | 575 | 475 | 25 | 98 | 1 |
由表1和表2可知，经过多次实际检测，采用本发明的药芯焊丝，其熔敷金属化学成分的实际值均在表1的保证值范围内，其熔敷金属力学性能及耐腐蚀性能的实际值也均在表2的保证值范围内，即本发明的药芯焊丝能够满足耐侯钢Q450NQR1的焊接要求。并且，将本发明的药芯焊丝在耐侯钢Q450NQR1上施焊，其焊接工艺性能良好，电弧稳定、脱渣容易、成型美观。
Claims (5)
1.一种耐候钢Q450NQR1气体保护焊用药芯焊丝，由钢带和药芯组成，所述钢带采用碳钢钢带，其特征在于，所述药芯的成分配比为：
34％～38％的TiO2，2.0％的NaF2，3％～5％的SiO2，11％～12％的Mn，3％～5％的Ti-Fe，5％～6％的Si-Fe，3％～5％的Mg，2％～3％的Ni，3.0％～4.0％的Cr，2.0％～2.5％的Cu，0.1％～0.3％的Zr，余量为铁粉，所述百分比均为重量百分比。
2.根据权利要求1所述的耐候钢Q450NQR1气体保护焊用药芯焊丝，其特征在于，所述药芯的成分配比为：
34％的TiO2，2.0％的NaF2，5％的SiO2，11％的Mn，5％的Ti-Fe，5％的Si-Fe，5％的Mg，2％的Ni，3.0％的Cr，2.0％的Cu，0.3％的Zr，25.7％的铁粉，所述百分比均为重量百分比。
3.根据权利要求1所述的耐候钢Q450NQR1气体保护焊用药芯焊丝，其特征在于，所述药芯的成分配比为：
38％的TiO2，2.0％的NaF2，3％的SiO2，12％的Mn，3％的Ti-Fe，6％的Si-Fe，3％的Mg，3％的Ni，4.0％的Cr，2.5％的Cu，0.2％的Zr，23.3％的铁粉，所述百分比均为重量百分比。
4.根据权利要求1所述的耐候钢Q450NQR1气体保护焊用药芯焊丝，其特征在于，所述药芯的成分配比为：
36％的TiO2，2.0％的NaF2，4％的SiO2，11％的Mn，4％的Ti-Fe，6％的Si-Fe，4％的Mg，2.5％的Ni，3.5％的Cr，2.4％的Cu，0.1％的Zr，24.5％的铁粉，所述百分比均为重量百分比。
5.根据权利要求1所述的耐候钢Q450NQR1气体保护焊用药芯焊丝，其特征在于，所述药芯的填充率为14.5％～15％。
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