CN106695175A - 一种向焊缝金属渗微量硼元素的方法及焊接方法 - Google Patents

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桂赤斌
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Abstract

本发明涉及一种向焊缝金属渗微量硼元素的方法及焊接方法，向焊缝金属渗微量硼元素的方法，包括：将硼化物加入到焊接材料中，硼化物与焊接材料的质量百分比为0.1-2：100；采用上述含硼化物的焊接材料进行焊接时，硼化物在焊接电弧空间分解出单质硼，单质硼向焊缝金属渗入。所述焊接材料为手工焊条药皮、药芯焊丝药芯及埋弧焊剂。

Description

一种向焊缝金属渗微量硼元素的方法及焊接方法
技术领域
本发明涉及到一种焊接冶金渗合金方法，尤其是涉及到通过焊条药皮、药芯焊丝药芯及埋弧焊剂向焊缝金属渗微量硼元素的冶金方法。
背景技术
利用钛(Ti)和硼(B)对低碳低合金钢焊缝金属进行微合金化处理，可以使焊缝金属获得非常高的韧性。因此，Ti-B处理是当今韧化钢焊缝金属的重要冶金手段。目前，在焊接材料应用领域，普遍采用硼铁合金直接向焊缝金属渗微量B的办法。即在焊条之药皮、药芯焊丝之药芯以及埋弧焊剂中加入硼铁合金，在焊接过程中，由于药皮、药芯或焊剂的熔化，导致其中的硼铁熔化，由此向焊缝金属渗微量的硼。而在表面化学热处理领域，往往通过渗硼来达到硬化工件的目的。随着渗硼技术的进步，出现了硼化物作为活性气体的离子渗硼研究。而在焊接材料应用领域，尚未见利用硼化物进行渗硼的报道。
发明内容
本发明的目的在于提出一种向焊缝金属渗微量硼元素的方法，以韧化钢焊缝金属。
在焊接材料——焊条、药芯焊丝及埋弧焊的药皮、药芯及焊剂中引入硼化物，通过硼化物在电弧空间的分解，达到将微量硼元素渗入焊缝金属。
根据以上考虑，本发明提供一种向焊缝金属渗微量硼元素的方法，包括：选择在电弧高温下可以分解出单质硼的硼化物，将硼化物加入到焊接材料的焊条药皮、药芯焊丝的药芯及埋弧焊剂等焊接材料中，硼化物与药皮、药芯及焊剂的质量百分比为0.1-2：100(具体可选：1：100，或1：22，或1：25，或1：50，或1：250，或1：525，或1：725，或1：950)；采用上述含硼化物的焊接材料进行焊接时，硼化物在焊接电弧空间分解出单质硼，单质硼向焊缝金属 渗入。
所述焊接材料为手工焊条药皮、药芯焊丝药芯及埋弧焊剂。
一种焊接方法，其包括：将硼化物加入到焊接材料中，硼化物与焊接材料的质量百分比为0.5-1：100(具体可选：1：100，或1：22，或1：25，或1：50，或1：250，或1：525，或1：725，或1：950)；采用上述含硼化物的焊接材料进行焊接时，硼化物在焊接电弧空间分解出单质硼，单质硼向焊缝金属渗入。
一种微量硼处理的手工焊条，手工焊条的药皮中的硼化物与药皮的质量百分比为0.1-2：100(具体可选：1：100，或1：22，或1：25，或1：50，或1：250，或1：525，或1：725，或1：950)。
一种微量硼处理的药芯焊丝，药芯焊丝的药芯中的硼化物与药芯的质量百分比为0.1-2：100(具体可选：1：100，或1：22，或1：25，或1：50，或1：250，或1：525，或1：725，或1：950)。
一种微量硼处理的埋弧焊焊剂，焊剂中的硼化物与焊剂的质量百分比为0.1-2：100(具体可选：1：100，或1：22，或1：25，或1：50，或1：250，或1：525，或1：725，或1：950)。
本发明的一种焊接冶金渗合金方法，具有以下积极效果：(1)本发明的方法，工艺操作简单，贴切市场需求；(2)使用本发明的方法，微量渗硼后可使熔敷金属的韧性提高，从而提高焊接结构的服役安全性，(3)我国是焊接材料大国，本发明提出了一种新的焊接冶金方法来提高焊接材料的韧性水平，对我国焊接材料产业的发展将发挥积极促进作用。
具体实施方式
实施例1：
根据本发明的冶金方法，在12MnCrNi钢配套手工焊条设计进行了实施。根据12MnCrNi钢配套手工焊条的技术要求(见表1)，设计并制作三批药皮含硼砂(四硼酸钠，Na2B4O7·10H2O)的12MnCrNi钢配套手工焊条(即将适量的硼砂加入到原药皮混合物中)，三批焊条所采用的钢芯和药皮粉料的成分分别如表2、3所示。三批焊条所施焊的母材及施焊工艺参数如表4所示。施焊后对所得的熔敷金属进行了力学性能测试，测试结果如表5所示。作为对比，用原药皮不含硼化物的12MnCrNi钢配套手工焊条的测试数据见表6。
表1实施例——12MnCrNi钢配套手工焊条的技术要求
熔敷金属力学性能
表2实施例——12MnCrNi钢配套手工焊条钢芯成分(重量，％)(规格4mm)
表3实施例——12MnCrNi钢配套手工焊条药皮成分(重量，％)
使用钾钠混合水玻璃粘结，药皮外径6.0mm。
表4实施例——三批焊条所施焊的母材及施焊工艺参数
表5实施例——三批焊条熔敷金属化学成分与力学性能
表6药皮不含硼化物的12MnCrNi钢配套手工焊条的熔敷金属化学成分与力学性能
可见，相比药皮不含硼化物的12MnCrNi钢配套手工焊条，含硼化物的12MnCrNi钢配套手工焊条的熔敷金属-40℃V缺口冲击韧性获得大幅提高。
实施例2：
根据本发明的冶金方法，在350焊剂的改进设计中进行了实施。设计并制作三批焊剂含B2O3的350G焊剂，焊剂制作方法同原350焊剂。三批焊剂的成分分别如表7所示。三批焊剂所配焊丝为12MnCrNi(规格4mm)，所施焊的母材及施焊工艺参数如表8所示。施焊后对所得的熔敷金属进行了力学性能测试，测试结果如表9所示。
表7实施例——350G焊剂成分(重量，％)
表8实施例——三批焊剂350G所施焊的母材及施焊工艺参数
表9实施例——熔敷金属化学成分与力学性能
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，只要选择在电弧高温可以发生分解的硼化物，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种向焊缝金属渗微量硼元素的方法，其特征在于包括：将硼化物加入到焊接材料中，硼化物与焊接材料的质量百分比为0.1-2：100；
采用上述含硼化物的焊接材料进行焊接时，硼化物在焊接电弧空间分解出单质硼，单质硼向焊缝金属渗入。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述焊接材料为焊条药皮，或为药芯焊丝的药芯。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述焊接材料为埋弧焊用焊剂。
4.一种焊接方法，其特征在于包括：将硼化物加入到焊接材料中，硼化物与焊接材料的质量百分比为0.5-1：100；
采用上述含硼化物的焊接材料进行焊接时，硼化物在焊接电弧空间分解出单质硼，单质硼向焊缝金属渗入。
5.一种微量硼处理的手工焊条，其特征在于，手工焊条的药皮中的硼化物与药皮的质量百分比为0.1-2：100。
6.一种微量硼处理的药芯焊丝，其特征在于，药芯焊丝的药芯中的硼化物与药芯的质量百分比为0.1-2：100。
7.一种微量硼处理的埋弧焊焊剂，其特征在于，焊剂中的硼化物与焊剂的质量百分比为0.1-2：100。
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