CN103495812A - 矿山机械用900MPa高强度焊丝及使用方法 - Google Patents

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曲传颂
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Abstract

本发明提供了一种矿山机械用900MPa高强度焊丝及使用方法，本焊丝适合于焊接Q890、Q900等高强板，该气体保护焊焊丝的化学成分（质量百分比，%）为：C0.06~0.11，Si0.60~0.90，Mn1.40~2.00，Ni1.4~2.0，Cr0.30-0.80，Mo0.10~0.40，Ti≤0.20，S≤0.020，P≤0.020，余量为Fe及不可避免的杂质，该焊丝采用Ar+20%CO2富氩气体保护进行焊接，具有高的强度和低温韧性。

Description

矿山机械用900MPa高强度焊丝及使用方法
技术领域
本发明涉及一种适合于焊接Q890、Q900等高强板焊丝及使用方法，具体是一种矿山机械用900MPa高强度焊丝及使用方法。 
背景技术
随着煤矿产业的迅猛发展，对采煤机械的（如高强度液压支架）使用可靠性提出了更高的要求。 
目前采煤机械主要包括支护装备、采掘装备、运输装备等，其中支护装备又包括掩护式支架、支撑掩护式支架、放顶煤支架等，它们都是以高压液体为动力，由若干液压元件与一些金属构件组合而成的一种支撑和控制顶板的采煤工作面设备，具有强度高、移动速度快、支护性能好、安全可靠等特性，所以在加工焊接过程中，对焊丝的选择尤为重要。近年来，我国液压支柱制造水平发展迅速，但在支架材料、加工工艺、性能和使用寿命等方面与世界水平相比仍有较大的差距。 
目前随着采煤质量的提高，煤层高度的加大，大型液压支架（高度达到7米以上）的需用数量越来越多，对应的高强度钢板与高强度焊丝也亟需开发，目前800MPa级以上的高强度板Q890、Q900等，对应上述高强板的焊丝多为从国外进口，价格也十分昂贵。 
发明内容
本发明的目的在于提供一种矿山机械用900MPa高强度焊丝及使用方法，焊丝低镍、低钼、少钒、无锆、无硼，具有高抗拉强度、高屈服强度、高延伸率的特点，尤其适用焊接Q890、Q900等高强板；且因“低镍、低钼”和“无锆”使焊丝价格大幅度降低，继而大大降低了用户的制造成本。 
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案： 
本发明有益效果表现在：
本发明的焊丝中重点对合金元素Ni、Cr、Cu、Mo、Ti进行科学匹配，通过低C、高Mn、微Ti的处理和Ni、 Cr、Mo等合金元素的固溶强化，晶粒细化，使得焊缝具有高强度和高韧性；
加入适量的Mn、Si元素，可以有很好的脱氧作用，对改善韧性有利，同时Mn还有脱S的作用；
加入Ni元素，固溶于铁素体中，可显著改善焊缝的低温韧性；加入少量的Mo可以改善焊缝金属的回火脆性；
加入微量的Ti元素可以进一步细化焊缝组织，提高焊缝金属的低温韧性。
Ti与O形成的TiO，促进了焊缝针状铁素体组织的形成，降低焊缝中的游离氮，提高焊缝的韧性。 
本发明焊丝与现有技术相比，具有如下特点： 
1、焊丝的性能满足：熔敷金属抗拉强度≥900MPa，屈服强度达到≥780MPa，延伸率≥14，且焊缝具有良好的冲击韧性，冲击功在-20℃时在47J以上，可以作为煤矿采煤设备（包括支护装备、采掘装备、运输装备）的Q890、Q900高强板焊接专用焊丝。
2、化学成分配比合理，通过重点对合金元素Ni、Cr、Cu、Mo、Ti、V进行科学匹配，通过低C、高Mn、微Ti的处理和Ni、 Cr、Mo等合金元素的固溶强化，晶粒细化，使得焊缝具有高强度和高韧性。 
3、经济使用，性价比高：通过低镍、低钼、少钒、无锆、无硼的元素配比方案，不但使焊丝性能达到使用要求，而且因“低镍、低钼”和“无锆”使焊丝价格大幅度降低，继而大大降低了用户的制造成本。 
4. 本发明焊丝由于含C量低，并加入了适量的Mn、Ni元素，降低了焊缝的韧脆转变温度。 
5．本发明焊丝通过添加微量的Ti元素，与O形成氧化物形核质点，促使焊缝针状铁素体的形成，进一步提高了焊缝金属的韧性。 
6、可用于全方位的焊接，用80% Ar+20% CO2作为保护气体，电弧稳定，飞溅较小、焊缝成型美观；焊丝的松弛直径、翘距、表面质量 以及镀铜层附着力达到或超过普通气保焊丝的国家标准。 
具体实施方式
一种矿山机械用900MPa高强度焊丝，其组分以及质量百分比如下： 
Figure DEST_PATH_IMAGE002
下面结合具体实施例说明，余量为铁以及不可避免的杂质。
  
  1 2 3 4 5 6 7 8 9
C 0.060 0.110 0.100 0.062 0.070 0.105 0.089 0.090 0.080
Si 0.60 0.90 0.70 0.80 0.65 0.76 0.85 0.78 0.85
Mn 1.40 2.00 1.45 1.90 1.85 1.50 1.48 1.78 1.85
Ni 1.40 2.00 1.70 1.00 1.80 1.90 1.56 1.79 1.85
Cr 0.30 0.80 0.70 0.32 0.75 0.45 0.34 0.45 0.50
Mo 0.10 0.40 0.35 0.28 0.24 0.27 0.38 0.15 0.20
Ti 0.16 0.09 0.087 0.086 0.11 0.09 0.15 0.08 0.09
S 0.02 0.010 0.014 0.005 0.007 0.009 0.015 0.012 0.017
P 0.02 0.010 0.020 0.008 0.010 0.013 0.015 0.007 0.004
将上述的实施例的焊丝在80%Ar + 20%CO2富氩气体保护进行焊接，并进行试验。
  表2  各实施例焊丝熔敷金属的机械性能 
Figure 20131032035351000021
以上所述仅是本申请的优选实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种矿山机械用900MPa高强度焊丝，其特征在于：焊丝组分及质量百分比如下：C 0.06 ~ 0.11, Si 0.60 ~ 0.90, Mn 1.40 ~ 2.00, Ni 1.4~2.0, Cr 0.30-0.80，Mo 0.10~0.40, Ti ≤0.20，S ≤0.020, P ≤0.020,余量为Fe及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的矿山机械用900MPa高强度焊丝，其特征在于：焊丝组分及质量百分比如下：C 0.10 ~ 0.11, Si 0.70 ~ 0.90, Mn 1.85 ~ 2.00, Ni 0.7~2.0, Cr 0.40，Mo 0.35~0.40, Ti ≤0.20，S ≤0.020, P ≤0.020,余量为Fe及不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的矿山机械用900MPa高强度焊丝，其特征在于：焊丝组分及质量百分比如下：C 0.11, Si 0.70 ~ 0.80, Mn 1.90 ~ 2.00, Ni 0.8~1.0, Cr 0.30-0.80,Mo 0.35~0.40, Ti ≤0.04，S ≤0.010, P ≤0.010,余量为Fe及不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的矿山机械用900MPa高强度焊丝，其特征在于：焊丝由以下组分组成且各质量百分比如下：C 0.105 ~ 0.110, Si 0.85 ~ 0.90, Mn 1.40 ~ 1.50, Ni 1.8~1.9, Cr 0.70-0.80,Mo 0.10~0.20, Ti ≤0.20，S ≤0.020, P ≤0.020,余量为Fe及不可避免的杂质。
5.根据权利要求1所述的矿山机械用900MPa高强度焊丝，其特征在于：C：0.062, Si：0.65, Mn：1.53, Ni：1.56, Cr 0.70，Mo：0.28, Ti：0.057, S：0.010, P：0.008,  余量为Fe及不可避免的杂质。
6.根据权利要求2所述的矿山机械用900MPa高强度焊丝，其特征在于：C：0.070, Si：0.76, Mn：1.48, Ni：1.79, Cr 0.75，Mo：0.24, Ti：0.056,  S：0.014, P：0.010，余量为Fe及不可避免的杂质。
7.根据权利要求2所述的矿山机械用900MPa高强度焊丝，其特征在于：C：0.11, Si：0.60, Mn：1.78, Ni：1.76, Cr 0.45，Mo：0.27, Ti：0.11， S：0.005, P：0.013，余量为Fe及不可避免的杂质。
8.根据权利要求2所述的矿山机械用900MPa高强度焊丝，其特征在于：C：0.10, Si：0.85, Mn：1.95, Ni：1.96, Cr 0.32， Mo：0.38, Ti：0.04， S：0.005, P：0.013，余量为Fe及不可避免的杂质。
9.根据权利要求4所述的矿山机械用900MPa高强度焊丝，其特征在于：C：0.11, Si：0.85, Mn：1.45, Ni：1.85, Cr 0.75， Mo：0.15, Ti：0.04， S：0.005, P：0.013，余量为Fe及不可避免的杂质。
10.矿山机械用900MPa高强度焊丝的使用方法，其特征在于：在80%Ar + 20%CO2富氩气体保护进行焊接。
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