CN105345311A - 铁道货车用高耐蚀焊条 - Google Patents

铁道货车用高耐蚀焊条 Download PDF

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Abstract

本发明属于焊接技术领域，特别涉及一种铁道货车用高耐蚀焊条，该焊条包括药皮和焊芯，其中，所述焊条的熔敷金属的化学成分按质量百分比为：C？0.01～0.15，Cr？0.1～1.5，Ni？1.5～4.5，Cu？0.01～0.8，Mo？0.1～0.，Si？0.2～1.5，Mn？0.1～1.5，RE？0.008～0.1，Ti？0.05～0.2，O≤0.01，N≤0.01，S≤0.015，P≤0.015，余量为铁及杂质。本发明焊条熔敷金属的成分设计合理，施焊后所得熔敷金属和焊接接头具有良好的耐大气腐蚀性能，且综合性能良好，尤其是低温冲击韧性。

Description

铁道货车用高耐蚀焊条
技术领域
本发明属于焊接技术领域，特别涉及一种铁道货车用高耐蚀焊条，采用该焊条施焊后焊缝具有优良的耐蚀性能和力学性能。
背景技术
普通耐候钢和高强耐候钢经济性能好、加工性能和综合性能优异，但是其耐候性能尚不能满足目前铁路货车用耐候钢的要求；不锈钢的耐候性能可以达到铁道货车用耐候钢的要求，但是价格昂贵，而且不锈钢在低温韧性、焊接性等方面尚存在一定的问题，制约了其在铁道货车方面的应用。近年来，铁道行业高速发展，铁道货车行业迫切需要一种既具有良好的经济性，同时还具有良好的耐蚀性能和力学性能的耐候钢。
根据铁道部2010年12月下发的《铁道货车用高耐蚀型耐候钢热轧板(带)技术条件(暂行)》新要求，铁道货车用耐候钢的耐候性能要在目前高强耐候钢的基础上再提高一倍，以进一步延长钢材的使用年限。鞍钢在上述要求下，开发了一种高耐候性耐候钢3Cr耐候钢。
但是，目前已有的焊条与新一代高强耐候钢耐蚀性能差异较大，不能满足新一代高强耐候钢对耐蚀性能的要求。因此，研制一种耐蚀性能与新一代高强耐候钢相当，且具有良好的可焊性、优良的低温韧性的焊条是目前亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铁道货车用的高耐蚀焊条，该焊条的成分设计合理，具有良好的综合性能，并且耐蚀性能与新一代高强耐候钢相匹配。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种铁道货车用高耐蚀焊条，包括药皮和焊芯，所述焊条的熔敷金属的化学成分按质量百分比为：C0.01～0.15，Cr0.1～1.5，Ni1.5～4.5，Cu0.01～0.8，Mo0.1～0.，Si0.2～1.5，Mn0.1～1.5，RE0.008～0.1，Ti0.05～0.2，O≤0.01，N≤0.01，S≤0.015，P≤0.015，余量为铁及杂质；
所述焊条适用于抗拉强度级别为600MPa以上高强高耐候钢的焊接。
所述药皮为钛型、钛钙型、钛铁矿型、氧化铁型、纤维素型或低氢型中的一种。
RE为0.008～0.046。
所述焊条的熔敷金属的屈服强度Rp0.2为607-710MPa，抗拉强度Rm为654-763MPa，延伸率A为18-22％，-40℃冲击吸收功Akv为45-81J。
所述焊条的熔敷金属的腐蚀失重速率为1.281-1.378g/m2.h，与3Cr的相对腐蚀速率为0.5-8.1％。
一种铁道货车用高耐蚀焊条的用途，该焊条适用于抗拉强度级别为600MPa以上高强高耐候钢的焊接。
本发明的有益效果在于：
1)本发明的铁道货车用高耐蚀焊条所得的熔敷金属具有良好的耐蚀性能，同时具有良好的综合性能，尤其是-40℃的低温冲击韧性，该焊条满足铁道货车高耐候、高强度、高韧性系列钢种的焊接技术要求。
2)本发明的铁道货车用高耐蚀焊条用于高强高耐候性钢的焊接，焊条具有优良的焊接工艺性能。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
本发明的铁道货车用高耐蚀焊条，包括药皮和焊芯，其中，所述焊条的熔敷金属的化学成分按质量百分比为：C0.01～0.15，Cr0.1～1.5，Ni1.5～4.5，Cu0.01～0.8，Mo0.1～0.6，Si0.2～1.5，Mn0.1～1.5，RE≤0.1，Ti0.05～0.2，O≤0.01，N≤0.01，S≤0.015，P≤0.015，余量为铁及杂质。
所述药皮为钛型、钛钙型、钛铁矿型、氧化铁型、纤维素型或低氢型中的一种。
本发明的焊条的熔敷金属各合金元素作用及含量选择如下：
C是固溶强化元素，可以有效提高焊缝强度，但是C含量过高会导致焊缝裂倾向增加，韧性降低。因此，控制焊丝中碳含量在较低范围内，一方面降低焊缝金属的碳当量Ceq、淬硬倾向及裂纹敏感系数Pcm；另一方面降低C对焊条耐蚀性能带来的不利影响，故本发明焊条的C含量为0.01～0.15％。
Cr是主要耐候性元素之一，但Cr含量过高，韧性会急剧下降。综合考虑其对力学性能和耐蚀性的影响，故本发明焊条的Cr含量为0.1～1.5％。
Ni、Cu也是主要耐候性元素。Ni是最好的韧化组元，作为合金元素能够显著改善焊缝金属的低温韧性。Ni的加入可以平衡Cr带来的韧性损失，故本发明焊条的Ni含量为1.5～4.5％；Cu可以提高焊缝金属的耐候性，故本发明焊条的Cu含量为0.01～0.8％。
Mo能有效提高钢材的耐蚀性能，钢中加入质量分数为0.4-0.5％的Mo，在大气腐蚀环境下(尤其是在工业大气中)，钢的腐蚀速率可降低50％以上。Mo在腐蚀过程中生成钼酸盐，钼酸盐具有缓蚀作用，可以大幅减缓腐蚀的进行。其次，Mo可以细化晶粒，提高强度和塑性。故本发明焊条的Mo含量为0.1～0.6％。
Si、Mn为脱氧元素，含量太高会在提高焊缝金属强度的同时降低韧性，故本发明焊条的Si含量为0.2～1.5％，Mn含量为0.1～1.5％。
RE可以改善夹杂物的形状，提高焊缝的塑性。但是，RE含量过高会对韧性带来不利影响。故本发明焊条的RE含量不超过0.1％。
加入一定量的Ti，一方面可以通过改善组织来提高低温冲击韧性，另一方面也可改善其焊接工艺性，故本发明焊条的Ti含量为0.05～0.2％。
S和P为杂质元素，其含量较低，主要是为了保证熔敷金属具有高的低温冲击韧性、塑性和抗裂性，故本发明焊条的S含量不超过0.015％，P含量不超过0.015。
本发明实施例1-6焊条的药皮类型和焊条的熔敷金属的化学成分如表1所示。
表1实施例1-6焊条的药皮类型和焊条的熔敷金属的化学成分(wt％)
药皮类型 C Cr Ni Cu Mo Si
实施例1 钛型 0.023 0.9 3.5 0.51 0.24 0.52
实施例2 钛钙型 0.010 1.5 2.5 0.80 0.60 1.50
实施例3 钛铁矿型 0.034 0.7 4.5 0.27 0.35 0.20
实施例4 氧化铁型 0.052 0.8 1.5 0.16 0.20 0.64
实施例5 纤维素型 0.110 0.5 3.6 0.25 0.10 0.83
实施例6 低氢型 0.15 0.1 4.0 0.01 0.28 0.35
Mn RE Ti O N S P
实施例1 0.62 0.046 0.08 0.0032 0.0018 0.0024 0.0082
实施例2 0.88 0.021 0.14 0.0075 0.0100 0.0040 0.0100
实施例3 1.50 0.039 0.20 0.0050 0.0068 0.0150 0.0050
实施例4 0.33 0.009 0.06 0.0100 0.0050 0.0075 0.0150
实施例5 0.10 0.025 0.07 0.0028 0.0042 0.0027 0.0093
实施例6 0.62 0.008 0.05 0.0023 0.0050 0.0032 0.0100
对实施例1-6焊条的熔敷金属进行力学性能的测试，如表2所示。
表2实施例1-6焊条的熔敷金属的力学性能
从表2可以看出，本发明焊条的熔敷金属具有良好的力学性能和低温韧性，其屈服强度Rp0.2为607-710MPa，抗拉强度Rm为654-763MPa，延伸率A为18-22％，-40℃冲击吸收功Akv为45-81J。
对实施例1-6焊条的熔敷金属和3Cr高强高耐候钢耐候性进行TB/T2375-93试验，试验方法参照铁路用耐候钢周期浸润腐蚀试验方法，试验结果如表3所示。
表3实施例1-6焊条的熔敷金属和3Cr耐候钢的腐蚀性能
腐蚀失重速率/g/m2.h 相对腐蚀速率/％
3Cr耐候钢 1.275 0
实施例1 1.307 2.5
实施例2 1.281 0.5
实施例3 1.326 4.0
实施例4 1.370 7.5
实施例5 1.351 6.0
实施例6 1.378 8.1
从表3可以看出，本发明焊条的熔敷金属的耐蚀性能与3Cr耐候钢接近，腐蚀失重速率为1.281-1.378g/m2.h，与3Cr耐候钢的相对腐蚀速率为0.5-8.1％。
本发明的铁道货车用高耐蚀焊条，适用于抗拉强度级别为600MPa以上高强高耐候钢的焊接，特别适用于铁道车辆、桥梁等领域。

Claims (6)

1.一种铁道货车用高耐蚀焊条，包括药皮和焊芯，其特征在于：
所述焊条的熔敷金属的化学成分按质量百分比为：C0.01～0.15，Cr0.1～1.5，Ni1.5～4.5，Cu0.01～0.8，Mo0.1～0.，Si0.2～1.5，Mn0.1～1.5，RE0.008～0.1，Ti0.05～0.2，O≤0.01，N≤0.01，S≤0.015，P≤0.015，余量为铁及杂质；
所述焊条适用于抗拉强度级别为600MPa以上高强高耐候钢的焊接。
2.如权利要求1所述的铁道货车用高耐蚀焊条，其特征在于：
所述药皮为钛型、钛钙型、钛铁矿型、氧化铁型、纤维素型或低氢型中的一种。
3.如权利要求1所述的铁道货车用高耐蚀焊条，其特征在于：
RE为0.008～0.046。
4.如权利要求1所述的铁道货车用高耐蚀焊条，其特征在于：
所述焊条的熔敷金属的屈服强度Rp0.2为607-710MPa，抗拉强度Rm为654-763MPa，延伸率A为18-22％，-40℃冲击吸收功Akv为45-81J。
5.如权利要求1所述的铁道货车用高耐蚀焊条，其特征在于：
所述焊条的熔敷金属的腐蚀失重速率为1.281-1.378g/m2.h，与3Cr的相对腐蚀速率为0.5-8.1％。
6.一种铁道货车用高耐蚀焊条的用途，其特征在于：
该焊条适用于抗拉强度级别为600MPa以上高强高耐候钢的焊接。
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