CN102114580B - 一种焊缝强韧化mag焊丝 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种GR.65钢用焊缝强韧化MAG焊丝。配方以质量百分比计其成分如下：C：0.07%～0.12%，Si：0.075%～0.095%，Mn：0.50%～1.00%，P：≤0.01%，S：≤0.01%，Ni：1.50%～1.90%，Cr：0.03%～0.04%，Mo：0.20%～0.45%，Al：0.10%～0.15%，其余为铁。本发明采用MAG焊接GR.65钢，可达到如下效果：细化焊缝区晶粒，提高焊缝区针状体素体体积分数，降低先共析铁素体体积分数，减少焊缝碳化物偏析，从而显著提高焊缝区抗拉强度和夏比冲击韧性，降低焊接裂纹倾向；降低焊接接头的韧脆转变温度，提高焊接构件的温度适应性。本发明焊丝能够成为GR.65钢专用的焊缝强韧化MAG焊丝。

Description

一种焊缝强韧化MAG焊丝

技术领域

    本发明涉及低合金高强钢焊接材料领域，尤其涉及一种GR.65钢用焊缝强韧化MAG焊丝。 

背景技术

鉴于GR.65钢（其化学元素成分见表 1）在使用现有焊丝制造特高压铁塔时，通常采用ER55-G型焊丝进行气体保护焊焊接，但表现出焊缝韧性较差、裂纹倾向较大的实际应用问题，生产实际要求能有一种既不明显劣化焊接接头强度与刚度又能大幅度提升焊缝韧性的方法，焊缝合金化是一种行之有效的方法，能够改善焊缝韧性、降低裂纹倾向。通过实验研究发现Ni元素在改善钢材焊缝性能方面具有较好的表现，通过合金化焊丝的方法向GR.65钢焊缝中加入适量的Ni元素，调整其与其它合金元素的配比，从而在不降低焊缝强的同时达到改善低合金高强钢焊缝韧性、降低裂纹倾向的目的。 

当前已存在的韧性化焊丝有高镍含量的镍基合金焊丝（含镍高达3%-6%），但在试验中,相同的焊接工艺条件下，应用于GR.65钢的镍基焊丝焊接时表现出镍含量高于某一阀值(2.21%)时，焊接接头的抗拉强度显著降低，平均为564Mpa；而镍含量较低（低于1%）甚至不存在镍元素时其抗拉强度为534.7Mpa,基于本类型钢材的应用要求，确定本发明焊缝强韧化焊丝中的镍含量在介于1.50～1.90%时，焊缝抗拉强度可平均达到623Mpa,能够满足强度和韧性的双重要求。 

发明内容

为了克服GR.65钢焊接时背景技术的不足，本发明的目的是提供一种GR.65钢用焊缝强韧化MAG焊丝。 

本发明采用的技术方案是： 

本发明的GR.65钢用焊缝强韧化MAG焊丝其配方以质量百分比计其成分如下：C：0.07%～0.12%， Si：0.075%～0.095%，Mn：0.50%～1.00%，P：≤0.01%，S：≤0.01%，Ni：1.50%～1.90%，Cr：0.03%～0.04%，Mo：0.20%～0.45%，Al：0.10%～0.15%，其余为铁。

本发明与背景技术相比，具有的有益效果是： 

1）成分稳定可控、组织均匀，焊接时合金烧损少，相对成本低廉；

2）焊缝最终组织成分为针状铁素体和先共析铁素体，其显著特点是针状体素体体积分数提高，先共析铁素体体积分数降低，而以大针针状铁素体和先共析铁素体比的形式出现，焊缝晶粒得到明显细化，显微硬度有轻微提高；

3）减少焊缝碳化物的偏析，显著提高焊缝区抗拉强度和夏比冲击韧性，降低焊接裂纹倾向和焊接接头的韧脆转变温度，并进一步提高了焊接构件的温度适应性。

本发明焊丝具有这些特点最终能够解决了针对GR.65钢焊接接头强度盈余而韧性、塑性不足的问题，能够替代ER55-G焊丝成为这一钢种的专用焊丝。 

具体实施方式

本发明焊丝化学成分的配比依据叙述如下： 

根据材料学理论可知，焊缝中针状铁素体和先共析铁素体组织所占比例对焊缝韧性的强弱具有显著的影响。先共析铁素体是焊缝金属发生固态相变时首先在奥氏体晶界析出的组织。由于裂纹易经先共析铁素体网扩展，因此先共析铁素体对裂纹扩展的抵抗力较低。针状铁素体是一种非热力学平衡组织，它的生成是通过形核和生长反应在奥氏体晶粒内部进行。合金元素和钢中的C、N等元素结合形成的难熔杂质颗粒往往成为针状铁素体的形核核心，促进了针状铁素体的形成，提高了针状铁素体在焊缝中的体积百分比。随着焊缝中针状铁素体组织所占比例的提高，端口韧脆转变温度下降，韧性提高。反之，焊缝中先共析铁素体组织所占比例增多，断口韧脆转变温度上升，韧性下降。针状铁素体有非常细小的晶粒尺寸和高密度的位错，这些特点使得它能极大的改善焊接接头的韧性和延展性。

经分析研究，Ni元素促进GR.65钢这类特高压铁塔用低合金高强钢焊缝韧性增强可能有如下原因：首先，碳元素与Ni元素不形成碳化物而多以互溶的形式存在于钢的α相与γ相中，并通过细化α相的晶粒，使得焊缝组织细化，进而改善GR.65钢焊缝的韧性。其次，Ni元素对焊缝中夹杂物有球化细化作用，随着Ni元素的加入使得诱发针状铁素体形核的夹杂物数量增加，针状铁素体体积含量增加，先共析铁素体形核受到了抑制。最后，由于GR.65钢焊缝中Mn含量较低（约为0.54％，wt%），使得焊缝针状铁素体的起始转变温度低，扩大了针状铁素体的转变温度范围，故提高了针状铁素体组织在焊缝组织中所占的体积百分比。在一定的含量范围内，随着Ni元素的加入，GR.65钢焊缝中针状铁素体体积含量增加，先共析铁素体体积含量减少，碳化物偏析减少，焊接接头的强度，硬度有所改善，焊缝韧性得到明显提升。当焊缝中Ni元素含量超过某一范围时，焊缝晶粒开始变大，焊缝中针状铁素体减少，碳化物偏析又开始出现，焊缝韧性受到削弱，经试验测试确定本发明焊缝韧性化焊丝中的镍含量在介于1.50-1.90%时，能够满足GR.65钢焊接制造特高压铁塔的强度和韧性要求。 

本发明配方以质量百分比计其成分如下：C：0.07%～0.12%， Si：0.075%～0.095%，Mn：0.50%～1.00%，P：≤0.01%，S：≤0.01%，Ni：1.50%～1.90%，Cr：0.03%～0.04%，Mo：0.20%～0.45%，Al：0.10%～0.15%，其余为铁。 

实施例1：所述的配方以质量百分比计其成分如下：C：0.070%， Si：0.075%，Mn：0.98%， P：0.006%，S：0.004%，Ni：1.50%，Cr：0.03%，Mo：0.45%，Al：0.10%，其余为铁。 

实施例2：所述的配方以质量百分比计其成分如下：C：0.094%，Si：0.086%，Mn：0.58%，P：0.007%，S：0.008%，Ni：1.90%，Cr：0.04%，Mo：0.20%，Al：0.15%，其余为铁。 

实施例3：所述的配方以质量百分比计其成分如下：C：0.114%，Si：0.093%，Mn：0.52%，P：0.009%，S：0.007%，Ni：1.78%，Cr：0.04%，Mo：0.36%，Al：0.12%，其余为铁。 

该GR.65钢用焊缝强韧化MAG焊丝采用真空感应炉冶炼制成，所述焊丝亦可以通过采用电炉加炉外精炼方法冶炼生产，通过浇注、锻造、开坯、盘条轧制及焊丝拉拔各工序制成一定规格尺寸的成品焊丝，焊丝的冶炼、及加工过程与普通的气体保护焊用焊丝并无差异，只需最终焊丝成分满足该发明所述要求，并保证一定的挺直度和韧性,即可在一定的焊接工艺条件下达到本发明所述的效果。 

一种GR.65钢用焊缝强韧化MAG焊丝由真空感应炉冶炼，制成如表2所示化学成分的焊丝，使用MAG焊对具有表1所示化学成分的GR.65钢板材（δ=10mm）进行同种钢材的对接焊接，达到如表3所示的焊缝力学性能。且实施例焊接时，焊丝的直径规格为Φ1.2mm,焊接工艺为：直流反接，焊接电流I：160-185A，焊接电压U：24-27V，焊接速度v：210mm/min，焊接的道间温度T：110℃。 

作为对比试验， ER55-G焊丝采用MAG焊接GR.65钢获得的焊接接头的力学性能如表3所示。对比可以看出本发明焊丝采用MAG焊接GR.65钢可以提高焊接接头的抗拉强度和冲击韧性。 

实施例： 

表 1 GR.65钢的化学成分（wt%）

表 2 实例MAG焊丝的化学成分（wt%）

表 2 GR.65钢焊接实例焊缝力学性能

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Claims (4)

1.一种GR.65钢用焊缝强韧化MAG焊丝，其特征在于，配方以质量百分比计其成分如下：C：0.07%～0.114%，Si：0.075%～0.093%，Mn：0.52%～0.98%，P：≤0.01%，S：≤0.01%，Ni：1.50%～1.90%，Cr：0.03%～0.04%，Mo：0.20%～0.45%，Al：0.10%～0.15%，其余为铁。

2.根据权利1所述的一种GR.65钢用焊缝强韧化MAG焊丝，其特征在于，所述的配方以质量百分比计其成分如下：C：0.070%，Si：0.075%，Mn：0.98%，P：0.006%，S：0.004%，Ni：1.50%，Cr：0.03%，Mo：0.45%，Al：0.10%，其余为铁。

3.根据权利1所述的一种GR.65钢用焊缝强韧化MAG焊丝，其特征在于，所述的配方以质量百分比计其成分如下：C：0.094%，Si：0.086%，Mn：0.58%，P：0.007%，S：0.008%，Ni：1.90%，Cr：0.04%，Mo：0.20%，Al：0.15%，其余为铁。

4.根据权利1所述的一种GR.65钢用焊缝强韧化MAG焊丝，其特征在于，所述的配方以质量百分比计其成分如下：C：0.114%，Si：0.093%，Mn：0.52%，P：0.009%，S：0.007%，Ni：1.78%，Cr：0.04%，Mo：0.36%，Al：0.12%，其余为铁。