CN107662064A - 一种900MPa级焊接用气体保护实心焊丝 - Google Patents

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柳江
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杨天文
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Abstract

本发明公开了一种900MPa级焊接用气体保护实心焊丝,按质量百分比包括C：0.05‑0.11％；Si：0.50‑0.80％；Mn：1.40‑1.80％；P＜0.015％；S＜0.010％；Mo：0.30‑0.60％；Ti：0.05‑0.12％；Ni：2.0‑3.0％；余量为Fe。本发明的气体保护实心焊丝，焊缝金属强韧性匹配良好，具有高强、高韧性的突出特点。

Description

一种900MPa级焊接用气体保护实心焊丝
技术领域
本发明属于焊接材料技术领域，尤其是涉及一种900MPa级焊接用气体保护实心焊丝。
背景技术
随着国内外工程机械、煤矿机械、海工装备、水电装备等向着优质、高强度、高韧性、大型化、轻型化的方向发展，焊接金属材料由传统的碳素钢、低合金钢向高强度细晶粒调质钢(Q890、Q960等)等领域扩展。高强度细晶粒调质钢在大型工程机械制造领域的推广应用，也促进了高强钢实心焊丝行业的快速发展，使得工业发达国家的高强钢实心焊丝制造技术水平处于全球领先地位。
我国焊接材料长期以来大量采用抗拉强度为50kg级以内的碳素钢、低合金钢等。近年来，国内工程机械制造领域设计从降低设备自重、提高承载能力、方便运输及降低制造成本等多个环节考虑，使得屈服强度890MPa级高强度细晶粒调质钢的需求量逐年增长。尤其是在大型工程机械制造领域(如1 200t履带式伸缩臂起重机、1 200t全地面伸缩臂起重机、750t履带式起重机等)高强度细晶粒调质钢已成为大型工程机械制造常用金属结构材料之一，促使我国高强钢实心焊丝用量稳定增长，目前国内已有30多家焊材企业推出了高强度实心焊丝产品，但我国高强钢实心焊丝制造起步晚，焊丝制造技术还不太成熟，导致焊丝质量不稳定，另外焊丝供货周期长、批量小、价格高，国外品牌焊丝垄断我国焊接材料市场的局面仍未打破。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种900MPa级钢焊接用气保护实心焊丝，焊缝金属具有高强度和优良的低温冲击韧性，焊接艺性能良好，焊缝表面光滑、均匀，焊道形貌美观，适用于900MPa级工程机械、煤矿机械、海工装备、水电装备等结构的焊接。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种900MPa级焊接用气体保护实心焊丝，按质量百分比包括C：0.05-0.11％；Si：0.50-0.80％；Mn：1.40-1.80％；P＜0.015％；S＜0.010％；Mo：0.30-0.60％；Ti：0.05-0.12％；Ni：2.0-3.0％；余量为Fe。
本发明的有益效果是：本发明的气体保护实心焊丝，焊缝金属强韧性匹配良好，具有高强、高韧性的突出特点。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
本发明的900MPa级焊接用气体保护实心焊丝，按质量百分比包括C：0.05-0.11％；Si：0.50-0.80％；Mn：1.40-1.80％；P＜0.015％；S＜0.010％；Mo：0.30-0.60％；Ti：0.05-0.12％；Ni：2.0-3.0％；余量为Fe。
C是确保焊缝金属强度的主要元素，但过高的C元素会引起飞溅，影响焊丝的工艺性能，同时还会促进高碳马氏体的形成，影响焊缝金属的冲击韧性。控制碳元素在合适的范围可确保焊丝的焊接工艺性能和焊缝强韧性，因此本发明焊丝中的C含量控制在0.05～0.11％范围内。
Si是脱氧元素，也起到固溶强化的作用。Si能增加焊缝金属的强度，但使焊缝金属的韧性下降。焊丝中Si含量偏低，脱氧不充分，影响焊缝的低温冲击韧性；Si含量过高，促使焊缝金属硬化，降低焊缝金属的低温韧性，同时焊接飞溅增加，焊丝工艺性能下降。焊丝中含有适量的Si，既可减少焊缝中非金属夹杂物，又可改善焊缝金属的冲击韧性，本发明焊丝中Si含量控制在0.50～0.80％之间。
Mn是焊缝金属的强化元素，又是脱氧元素，焊丝中须有足够的Mn含量才能达到脱氧效果。Mn是奥氏体稳定化元素，焊丝中加Mn不仅能提高焊缝金属针状铁素体的体积分数，减少先共析铁素体数量，同时还易得到低碳贝氏体组织，锰含量的增加既可提钢材高韧性，又可提高钢材强度。因此本发明焊丝中Mn含量控制在1.40～1.80％之间。
Ni：是奥氏体稳定化元素，Ni无限固溶于γ-Fe，在焊缝金属中也起固溶强化作用，能增加针状铁素体析出，细化组织。Ni的作用与Mn相似，只是较Mn的作用弱，是弱强化合金元素。在焊缝金属的整个冷却速度范围内，Ni都可以使相变温度降低，并使侧板条铁素体开始转变温度降低程度明显大于针状铁素体开始转变温度的降低。在焊缝金属中含有Mn时，Ni的这种效果更有利于针状铁素体的形成。因此本发明焊丝中Ni含量控制在2.0-3.0％之间。
Ti作为微合金元素加入，加入微量的Ti与N形成TiN颗粒，有效阻止焊缝金的属晶粒长大，细化晶粒，Ti还能减少先共析铁素体形成，增加针状铁素体含量。
S、P是有害元素，严重恶化焊缝的性能，主要表现在降低上平台韧性和提高韧脆转变温度，导致氢致开裂。在含量相同的情况下，S的有害作用4倍于P。因此焊缝中要严格控制S、P的含量，尤其是S的含量，限制它们的危害作用。本发明中S、P控制在S＜0.010，P＜0.015。
本发明的焊丝采用80％Ar+20％CO2富氩混合气体焊接，焊接飞溅小，电弧稳定性和全位置操作性良好，焊缝成型美观，焊丝的焊接工艺性能优良。
本发明的焊丝采用80％Ar+20％CO2富氩混合气体焊接，熔敷金属的屈服强度σs≥890MPa，抗拉强度σb≥940-1180MPa，延伸率≥15％，-40℃冲击功≥47J。
采用脱硫铁水，控制入炉铁水硫含量，采用转炉炼钢，选用S、P含量低的原材料，采用顶底复合吹炼工艺，将冶炼终点的C、S、P控制在较低的水平，经脱氧合金化后，采用LF炉等炉外精炼工艺，冶炼出成分符合要求的钢水，钢水经品种铸机全保护浇铸成连铸坯，连铸坯经高速无扭轧机轧制成Φ5.5mm的盘条。盘条经剥壳—酸洗—涂硼砂—拔丝—镀铜制成Φ1.2mm成品焊丝。
表1实例中气保护焊丝化学成分
表2实例焊丝熔敷金属力学性能
以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够理解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围，即凡本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。

Claims (1)

1.一种900MPa级焊接用气体保护实心焊丝，其特征在于，按质量百分比包括C：0.05-0.11％；Si：0.50-0.80％；Mn：1.40-1.80％；P＜0.015％；S＜0.010％；Mo：0.30-0.60％；Ti：0.05-0.12％；Ni：2.0-3.0％；余量为Fe。
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