CN110625294A - 一种低成本工程机械用700MPa高强气保焊丝及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种低成本工程机械用700MPa高强气保焊丝，由以下质量百分比的元素组成：C：0.06‑0.10％；Si≤0.60％；Mn：1.40‑1.80％；P≤0.015％；S≤0.010％；Ni：0.60‑0.80％；Cr：0.10‑0.40％；Mo：0.15‑0.45％；Ti：0.06‑0.12％；余量为Fe(铁)和不可避免的夹杂。本发明采用低C‑高Mn‑(低Ni+低Mo合金化)‑Ti微合金化的成分体系作为基础，优化炼钢和轧制工艺，使焊接接头获得高强度，其低温韧性、冷成型性、焊接性及抗疲劳冲击载荷特性也同样优异，并成功地解决了高强度与优良的冷成型性之间的矛盾。

Description

一种低成本工程机械用700MPa高强气保焊丝及其制造方法

技术领域

本发明属于焊接材料的技术领域，涉及一种气保焊丝，具体涉及一种低成本、低屈强比、高性能的工程机械用700MPa高强气保焊丝及其制造方法。

背景技术

众所周知，低碳低合金高强度气保焊丝是最重要工程结构焊接材料之一，与配套的低碳低合金高强度调制钢板广泛应用于工程机械制造、锅炉压力容器、汽车工业及桥梁建筑结构之中。目前，焊接接头性能不但取决于焊丝的化成成分与焊接工艺，而且取决于配套钢板的化学成分与制造工艺，其中强度、韧性、塑性、屈强比及抗疲劳/冲击载荷性能是工程机械领域焊接接头最重要的性能，它最终决定于焊接接头的显微组织状态。因此，发展新一代高性能优质高强焊接材料一直是焊接技术人员研究工作的重点，力图通过合金组合设计优化与焊接工艺技术相结合，以获得贝氏体、低碳马氏体等复相组织结构，使焊接接头获得更好的复相显微、亚显微组织的匹配、超细化组织与亚结构，使焊接接头获得更优良的塑韧性、高抗疲劳及冲击载荷特性。

现有抗拉强度≥700MPa的焊接接头所使用的焊接材料普遍采用低C-高Mn-(高Ni+高Mo)合金化-微Ti合金化设计思路，生产工艺采用：电炉→LF精炼→VD精炼→连铸机浇注→加热炉→高线→成品的生产工艺流程。为了获得高强度，添加大量的贵重合金元素(尤其是为了获得高的低温冲击韧性，Ni含量甚至添加到1.00％以上)。众所周知，添加大量的合金元素提高碳当量Ceq(低碳，采用日本WES碳当量公式C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14)及焊接裂纹敏感性指数Pcm(C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B)，不但降低焊接性，而且增加焊接接头的裂纹敏感性(延迟裂纹即冷裂纹)；同时添加大量的合金元素提高了焊接接头的淬硬性【DI＝0.311(％C)^1/2[(1+0.64(％Si)]×[(1+4.10(％Mn)]×[(1+0.27(％Cu)]×[(1+0.52(％Ni)]×[(1+2.33(％Cr)]×[(1+3.14(％Mo)]×25.4(mm)】，焊后极易生成粗大的上贝氏体Bu、粗大的马氏体M组织和少量M/A岛，严重劣化接头的塑韧性，在较高的环境下，低温韧性对焊接接头的抗疲劳性能、抗应力集中敏感性、抗延迟裂纹、抗裂性及结构稳定性影响较大，在大型工程机械结构上使用时，存在较大的安全隐患；因此大型疲劳重载钢结构采用高强度焊接材料时，一般希望700MPa级以上的焊接接头不仅具有优良的强韧性、强塑性匹配及焊接性，而且具有优良的抗延迟裂纹性能，以保证大型工程机械在运行过程中的安全可靠性。

更为重要的，当前国内制造业环保形势严峻，贵金属排放指标大幅缩小，因此添加大量的合金元素导致更多的贵金属排放与绿色环保背道而驰。在炼钢生产工艺方面，当前普遍采用LF+VD双重精炼，不但延长制造生产周期及交货周期，而且能耗大。

在焊丝与钢板匹配性方面上，当前工程机械上所用抗拉强度≥700MPa的高强度调质钢板基本采用离线调质工艺(即RQ+T)生产，为了保证钢板强度，不可避免地向钢中加入大量的合金元素，因此采用现有的焊接材料，对现场工况、焊接工艺要求比较苛刻(即焊接工艺性范围狭窄)。

现有大量专利与技术文献只是说明如何实现焊接接头的强度、低温韧性和焊接性，就如何从炼钢和高线轧制工艺角度保证焊丝生产拉拔顺畅说明还是空白，也没有涉及如何在保证焊缝金属强度和抗延迟裂纹性能的同时，如何降低焊丝合金元素和优化炼钢工序以降低焊丝的生产制造成本。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种低成本工程机械用700MPa高强气保焊丝及其制造方法，在少量添加Ni、Mo等贵重合金元素并优化炼钢和轧制工序的基础上，不但焊丝拉拔顺畅，而且焊接接头获得高强度的同时，其低温韧性、冷成型性、焊接性及抗疲劳冲击载荷特性也同样优异，并成功地解决了高强度与优良的冷成型性之间的矛盾，更降低了生产制造成本。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种低成本工程机械用700MPa高强气保焊丝，由以下质量百分比的元素组成：

C(碳)：0.06-0.10％；Si(硅)≤0.60％；Mn(锰)：1.40-1.80％；P(磷)≤0.015％；S(硫)≤0.010％；Ni(镍)：0.60-0.80％；Cr(铬)：0.10-0.40％；Mo(钼)：0.15-0.45％；Ti(钛)：0.06-0.12％；余量为Fe(铁)和不可避免的杂质。

优选地，所述低成本工程机械用700MPa高强气保焊丝，由以下质量百分比的元素组成：

C(碳)：0.065-0.095％；Si(硅)≤0.55％；Mn(锰)：1.45-1.75％；P(磷)≤0.012％；S(硫)≤0.008％；Ni(镍)：0.62-0.78％；Cr(铬)：0.15-0.35％；Mo(钼)：0.18-0.42％；Ti(钛)：0.07-0.11％；余量为Fe(铁)和不可避免的杂质。

更优选地，所述低成本工程机械用700MPa高强气保焊丝，由以下质量百分比的元素组成：

C(碳)：0.075-0.090％；Si(硅)≤0.50％；Mn(锰)：1.50-1.70％；P(磷)≤0.010％；S(硫)≤0.006％；Ni(镍)：0.65-0.75％；Cr(铬)：0.20-0.30％；Mo(钼)：0.21-0.39％；Ti(钛)：0.08-0.10％；余量为Fe(铁)和不可避免的杂质。

优选地，所述Mn元素与C元素的质量比(Mn/C)≥15。

优选地，所述Ti元素与N元素的质量比为2.0～3.0。

上述元素是指在所述低成本工程机械用700MPa高强气保焊丝中起性能作用或需要控制含量的元素，所述元素中不包含低成本工程机械用700MPa高强气保焊丝中含量微少且不可避免的杂质元素。

在本发明的高强气保焊丝中通过试验可知，为了保证焊接接头具有优良的冷成型性、低温韧性及焊接性，C含量不宜过高；碳含量较高时，损害焊接接头的塑性、低温韧性、抗疲劳/冲击载荷特性、焊接性及抗延迟裂纹特性和热裂纹敏感性；在MAG焊(包括Ar+15-20％CO2富氩混合气体保护焊)条件下，如果焊丝C含量过高，焊接过程中C与O的反应将会增大焊接飞溅和产生CO气孔的倾向。同时碳含量较高时，将导致盘条偏析程度大幅度提高，相变过程中极易生产马氏体异常组织，将导致拉拔生产过程中不顺畅(频繁断丝)，甚至盘条必须退火才能拉拔生产，不但造成成本上升，而且延长焊丝交货周期；但对于700MPa高强度焊丝来讲，C含量也不宜过低，因此C含量范围在0.06-0.10％为宜。

在本发明的高强气保焊丝中通过试验可知，Si一般作为脱氧剂与Mn联合加入，焊丝中适量的Si对改善焊丝的使用工艺性是不可缺少的。Si虽能够提高焊缝金属的强度(固溶强化)，但Si促进packet尺寸粗化，严重损害塑性、低温韧性、抗疲劳/冲击载荷特性；其次，Si促进M-A岛形成，而且形成的M－A岛尺寸较为粗大、分布不均匀，严重损害焊接热影响区(HAZ)韧性。因此焊丝Si含量不宜高于0.60％。

在本发明的高强气保焊丝中通过试验可知，Mn是焊缝金属中重要且廉价的合金元素。具有以下特点：1)Mn作为脱氧剂和脱硫剂，参与焊接熔池的氧化还原反应，降低焊缝金属中的氧含量，改善焊丝的使用工艺性能；同时由于Mn与S有较强的亲和力，形成MnS，以渣的形式浮出熔池，可以有效降低焊缝金属的热裂倾向；2)Mn大幅度提高焊缝金属强度外，还具有扩大奥氏体相区、降低Ar₁、Ar₃点温度、细化显微组织的packet结构尺度、增大block结构之间的位向差，阻止裂纹扩展，从而改善塑韧性；3)Mn容易促进钢水偏析，尤其当Mn含量较高时，不仅会造成浇铸困难，而且容易与C、P、S等元素发生共轭偏析现象，尤其C含量较高时，加重方坯中心部位的偏析与疏松，焊接过程中易形成马氏体异常组织，降低焊缝金属的低温韧性、冷成型性、更为重要的是偏析区长条状MnS夹杂物极易聚集H原子，导致延迟裂纹在MnS处形核，沿偏析区扩展，形成严重的延迟裂纹；4)Mn的廉价性可以部分替代Ni、Mo等贵重合金。因此本发明焊丝中Mn含量适宜的范围为1.40～1.80％。

在本发明的高强气保焊丝中通过试验可知，P对焊缝金属的力学性能及抗裂性能均有不利的影响，作为有害元素严重损害焊缝金属的塑性、低温韧性、冷成型性、抗疲劳/冲击载荷特性、焊接性、抗延迟裂纹特性；尤其P促进钢水凝固偏析，进一步恶化上述性能，考虑到炼钢成本，P含量控制在≤0.015％。

在本发明的高强气保焊丝中通过试验可知，S作为有害元素损害焊缝金属的塑性、低温韧性、冷成型性、抗疲劳/冲击载荷特性、焊接性、抗延迟裂纹特性，同时S促进钢水凝固偏析；S和Fe生成的FeS易与Fe形成低熔点共晶体，增大焊缝金属的热脆性和热裂纹敏感性；但S增加焊接熔池的流动性，因此综合考虑炼钢成本，S含量控制在≤0.010％。

在本发明的高强气保焊丝中通过试验可知，Ni是焊缝金属获得优良低温韧性不可缺少的合金元素。不仅可以促进铁素体相中位错交滑移，提高位错可动性，而且增大马氏体/贝氏体板条间位向差；Ni作为奥氏体稳定化元素，降低Ar₁、Ar₃点温度，细化马氏体/贝氏体晶团尺寸，因此Ni具有提高焊缝金属强度、冷成型性和低温冲击韧性；但是过高的Ni含量会增加热裂纹敏感性；同时Ni是一种很贵重元素，从性能价格比考虑，Ni含量控制在0.60～0.80％之间。

在本发明的高强气保焊丝中通过试验可知，Cr促进贝氏体/马氏体形成，而且贝氏体/马氏体板条间位向差增大，增大裂纹穿过马氏体packet结构的阻力，在提高钢板强度的同时，具有一定的改善钢板韧性；但是当Cr添加量过多时，损害焊缝金属的低温冲击韧性；因此Cr含量控制在0.10～0.40％之间。

在本发明的高强气保焊丝中通过试验可知，Mo作为强碳化物形成元素，通过析出可以提高焊缝金属强度；在促进贝氏体/马氏体形成的同时，增大马氏体/贝氏体packet的尺寸且形成的马氏体/贝氏体block间位向差很小，减小裂纹穿过马氏体/贝氏体packet结构的阻力；因此Mo在大幅度提高强度的同时，降低了低温冲击韧性、冷成型性，并且当Mo添加过多时，焊后热处理(PWHT)容易引起再热脆化裂纹，而且Mo是贵重元素；因此Mo含量控制在0.15～0.45％之间。

在本发明的高强气保焊丝中通过试验可知，Ti与N有着强烈的亲和力，作为固N元素，结合形成的TiN细小颗粒稳定性很高，其溶解温度在1350℃以上，可以钉扎和拖曳HAZ高温奥氏体晶界的迁移，阻碍奥氏体晶粒的长大。在焊丝中添加适量Ti可以改善焊接熔滴的过渡形式，减少焊接飞溅，改善焊丝工艺性能；Ti含量也不能过多(>0.20％)，钢水凝固时析出大尺寸TiN粒子，不但不能抑制HAZ的奥氏体晶粒长大，反而成为裂纹萌生的起始点；因此Ti含量的最佳控制范围为0.06～0.12％。

本发明第二方面提供上述工程机械用700MPa高强气保焊丝的制造方法，按配比取元素组分，依次进行冶炼铸造、方坯加热、轧制、冷却成盘条，再将盘条依次进行酸洗、拉拔、镀铜、层绕，即得所需焊丝。

上述方法根据本发明焊丝的成分体系及焊缝金属强度、塑性及低温韧性要求，能够保证焊丝拉拔顺畅。

优选地，所述冶炼铸造按配比将元素组分冶炼后铸造成方坯。所述冶炼铸造采用单渣法进行，所述单渣法为转炉吹炼过程中只造一次渣，不倒渣不扒渣的操作方法，其在冶炼中渣量不能大。

优选地，所述方坯加热的条件为：加热场所为加热炉；方坯加热温度控制在1000～1100℃。能够确保初始奥氏体晶粒均匀细小。所述加热炉为步进式炉或者推钢式炉。

优选地，所述轧制按加工顺序依次包括粗轧、精轧及减定径阶段。所述轧制采用摩根Morgan高线轧机进行。

更优选地，所述粗轧的终轧温度≤950℃。在完全奥氏体再结晶温度范围内，大轧制力、大压下率连续轧制，确保变形金属发生动态/静态再结晶，细化奥氏体晶粒。

更优选地，所述精轧及减定径的条件为：精轧温度≤900℃；减定径温度≤820℃；吐丝温度≤800℃；入保温罩温度≤780℃。采用低温大压下控制轧制。

优选地，所述冷却的冷速≤0.3℃/S，保温罩全部启用。通过STELMOR控制冷却，确保完全相变。

优选地，所述酸洗的条件为：酸为盐酸；浓度为9～14g/L；浸泡时间大于30min。所述酸洗保证盘条表面氧化铁皮的清洗质量，以表面无锈斑为原则。

优选地，所述拉拔按加工顺序依次包括粗拔、精拔。拉拔工序是保证焊丝获得规定尺寸、优良表面质量及确保送丝性能的关键环节。

更优选地，所述粗拔的工艺模具配比为：

其中，原材料盘条直径单位mm。

更优选地，所述精拔的工艺模具配比为：

其中，焊丝成品直径单位mm。

优选地，所述拉拔工序中，硼砂温度≥80℃，PH值≥7.0。保证焊丝表面润滑粉效果。

优选地，所述拉拔进行的卷筒及模具盒中，卷筒温度≤150℃，模具盒温度≤60℃。能够防止焊丝散乱。

优选地，所述镀铜工序中，镀铜液温度≥35℃。保证焊丝表面质量。

优选地，所述层绕为常规使用的层绕工序。

本发明第三方面提供上述气保焊丝在焊接金属板之间作为焊接接头的用途。

优选地，所述金属板为BWELDY620QL4金属板。所述BWELDY620QL4金属板的厚度为20-40mm。更优选地，所述BWELDY620QL4金属板的厚度为30mm。

上述焊丝的显微组织为均匀细小的铁素体+粒状贝氏体+少量的马氏体。上述焊接中，焊缝金属的显微组织为板条贝氏体+马氏体。

本发明第四方面提供一种焊接结构，包括有上述气保焊丝。

本发明第五方面提供一种气保焊丝的焊接方法，将上述气保焊丝焊接金属板。

优选地，所述焊接的条件为：焊接方式：GMAW；预热温度：80-100℃；道间温度：130-150℃；焊接电流：220-300A；电弧电压：24-30V；焊接速度：5-7mm/s；热输入：1.02-1.48KJ/mm；保护气体：80％Ar+20％CO₂；极性：直流反接；干伸长：20-25mm；坡口：V型；角度：40-50°，优选为45°；间隙：12-14mm，优选为13mm；消氢热处理条件：200-300℃×1-2hr，优选为250℃×1hr。

如上所述，本发明提供的一种低成本工程机械用700MPa高强气保焊丝及其制造方法，在一种低C-高Mn-(低Ni+低Mo合金化)-Ti微合金化的成分体系中，配套目前工程机械行业普遍使用的700MPa级高强度调质钢板，在较大热输入条件下，熔敷金属获得纵向抗拉强度≥690MPa、屈服强度≥610MPa、屈强比≤0.90、-40℃夏比横向冲击功(单个值)≥47J、断裂延伸率δ₅≥17％、高疲劳性和高冷弯性(弯曲角度180°×弯心直径5a，其中a为试样厚度)、对接接头获得横向抗拉强度≥690MPa、焊缝中心及热影响区HAZ-40℃夏比横向冲击功(单个值)≥47J等高性能。在少量添加Ni、Mo等贵重合金元素和优化炼钢工序的基础上，焊接接头获得高强度的同时，其低温韧性、冷成型性、焊接性及抗疲劳冲击载荷特性也同样优异，并成功地解决了高强度与优良的冷成型性之间的矛盾，这是本开发最大的难点之一，也是关键核心技术。即采用低C-高Mn-(低Ni+低Mo合金化)-Ti微合金化的成分体系作为基础，控制Mn/C比≥15等冶金技术控制手段，连铸方坯坑缓冷替代VD精炼工序等炼钢工艺手段，使焊缝金属的显微组织为贝氏体+少量低碳马氏体，晶粒细小均匀，焊缝柱状晶特征不明显，从而获得优良的强韧性、高的成型性的同时，实现低成本制造，特别适用于工程机械、桥梁结构及汽车工业等；形成中冶宝钢高强度气保焊丝的绿色制造技术，提升中冶宝钢焊丝产品市场竞争力。

本发明提供的一种低成本工程机械用700MPa高强气保焊丝及其制造方法，在焊缝金属获得700MPa高强度、低屈强比的同时，焊接接头的冷成型性、-40℃低温韧性、焊接性及抗疲劳冲击载荷特性也同样优异，并成功地解决了高强度焊缝与冷成型性、低温韧性及焊接性之间相互矛盾的问题，提高了大型工程机械整体加工、制作及安装的效率；良好的焊接性节省了用户构件制造的成本，缩短了用户构件制造的时间，为用户创造了巨大的价值，因而此类焊丝是高附加值、绿色环保产品；该发明采用坑缓冷代替VD精炼、在少量的Ni、Mo贵重合金元素含量下，焊缝金属获得高强度、高韧性、优良的冷成型性及焊接性，降低了焊丝的生产成本；同时焊接冷裂纹敏感性大幅度减少，焊接热输入量范围宽泛，降低焊前预热温度，减少用户加工制作的成本；此外采用特殊的炼钢和轧制工艺，盘条无需退火，焊丝生产过程顺畅，基本无断丝现象，也降低了焊丝生产制造成本，形成了具有中冶宝钢特色的高技术、高附加值高强度焊丝的绿色制造技术，提升了企业的品牌形象和核心竞争力。

本发明提供的一种低成本工程机械用700MPa高强气保焊丝及其制造方法，基于随着冶金学及冶金工艺不断地向前发展，人们对工程机械高强焊接接头的塑韧性、强韧性、抗疲劳/冲击载荷性能提出更高的要求，即焊接接头能够承受高应变冷弯曲及扭转，并在-40℃低温状态下，具有抗脆性断裂、塑性失稳断裂及抗疲劳/冲击载荷的能力；而且在较低的制造成本条件下，能够大幅度地提高焊接接头的综合机械性能、服役周期，节约材料成本与加工制作成本，减轻钢构件的自身重量，提高构件的稳定性、安全性及耐久性等要求，低成本地开发出强韧性、强塑性匹配、低屈强比以及抗疲劳裂纹扩展优良的高强焊接材料。

本发明提供的低成本、低屈强比以及高性能的工程机械用700MPa高强气保焊丝主要用于大型工程机械设备的制造，在大型工程机械设备中使用量最大，是重大国民经济建设的关键材料；随着我国国民经济发展，建设节约型、环保型社会经济的要求，国家大型装备制造开发已摆到日事议程，作为重大装备战略性基础材料――低成本、低屈强比以及高性能的工程机械用高强气保焊丝具有广阔的市场前景；低屈强比、优良冷成型性和抗疲劳冲击载荷的高性能气保焊丝对于我国还属于一种全新的焊接材料，除中冶宝钢以外，国内其它焊丝厂家还未从优化合金元素、炼钢工艺和高线轧制工艺角度进行研究与生产。目前低成本、低屈强比以及高性能的工程机械用700MPa高强气保焊丝已在昆山中冶宝钢焊丝厂成功试制，焊丝实际焊接工艺性和综合力学性能优良，完全达到美国林肯、日本神钢、奥钢联伯合乐和瑞典伊萨同类国外产品的实物水平，具备批量供货条件，并计划2019年向市场全面推介，首批十吨试订单焊丝已应用于国内排名前三知名企业的大型起重设备关键部件--起重机吊臂构件的制造，并且已服役六个月，焊缝综合质量良好。

附图说明

图1显示为本发明的气保焊丝所用的方坯低倍组织图。

图2显示为现有焊丝所用的方坯低倍组织图。

图3显示为本发明的气保焊丝所用的盘条显微组织图。

图4显示为现有焊丝所用的盘条显微组织图。

图5显示为本发明的气保焊丝焊缝金属的显微组织图。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步阐述本发明，应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

须知，下列实施例中未具体注明的工艺设备或装置均采用本领域内的常规设备或装置；所有压力值和范围都是指相对压力。

此外应理解，本发明中提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还可以存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤，除非另有说明；还应理解，本发明中提到的一个或多个设备/装置之间的组合连接关系并不排斥在所述组合设备/装置前后还可以存在其他设备/装置或在这些明确提到的两个设备/装置之间还可以插入其他设备/装置，除非另有说明。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。

实施例1

根据本发明中提供的焊丝中元素的质量百分比，将元素混合后，按照焊材生产工艺依次进行冶炼铸造、方坯加热、轧制、冷却成盘条，再将盘条依次进行酸洗、拉拔、镀铜、层绕，即得所需气保焊丝样品1#-5#。气保焊丝样品1#-5#中元素的质量百分比见下表1。方坯加热的工艺条件见表2，轧制、冷却的工艺条件见表3，时效软化、酸洗、拉拔、镀铜的工艺条件见表4。

表1气保焊丝成分组成(Wt％)

表2

焊丝编号	方坯加热温度(℃
		1#	1090
2#	1070
		3#	1060
4#	1080
		5#	1070

表3

表4

实施例2

将获得的气保焊丝样品1#-5#以GMAW的焊接方式，对接牌号BWELDY620QL4的厚度30mm的试板进行焊接，其中试板进行离线淬火+回火(即RQ+T)，焊后建议250℃×2hr消氢热处理，不建议进行消除应力热处理。具体焊接条件见表5。

表5

焊接后样品1#-5#进行熔敷金属力学性能试验，同时取现有焊丝进行熔敷金属力学性能试验，试验结果见表6。其中，现有焊丝炉外精炼采用LF(Ladle Furnace)+VD工艺制备；成分Ni(镍)：0.80-1.40％；Mo(钼)：0.35-0.55％。拉伸试样为圆棒样；拉伸、冲击试样位置在焊缝中心。由表6可知，本发明制备焊丝屈强比明显低于现有焊丝；屈强比越低，焊缝金属抗塑性变形能力越强。

表6

焊接后样品1#-5#进行对接试板力学性能试验，同时取现有焊丝进行对接试板力学性能试验，试验结果见表7、8。其中，表7中拉伸试样为全板厚，弯曲直径D＝5a，严于当前工程机械普遍要求D＝7a。表8中焊接热输入1.48KJ/mm，冲击试样位置在试板近表面。

表7

表8

由表7、8可知，发明焊丝1#-5#与现有焊丝力学性能全部满足工程机械要求，且富余量较大；发明焊丝1#-5#与现有焊丝在强度上、冲击韧性上基本相当。

实施例3

将本发明中焊丝与现有焊丝所用方坯进行酸洗侵蚀，分别获得两者的低倍组织图，具体见图1、2。由图1、2可知，按YB/T 4002-2013评级，本发明焊丝中心偏析≤1.0级、中心缩孔≤0.5级；现有焊丝中心偏析≤1.5级、中心缩孔≤1.0级。说明本发明中焊丝在方坯低倍质量上优于现有焊丝。

将本发明中焊丝与现有焊丝所用盘条经打磨、腐蚀及烘干制备金相试样在光学显微镜放大500倍下分别获得两者的显微组织图，具体见图3、4。由图3、4可知，本发明焊丝的显微组织以弥散分布的铁素体+粒状贝氏体为主，基本没有马氏体；现有焊丝的显微组织以少量块状的铁素体+贝氏体+马氏体为主；本发明焊丝拉拔顺畅，基本无断丝；现有焊丝拉拔不顺畅，断丝频率达到3.5次/吨，甚至原材料还需退火才能拉拔。说明本发明中焊丝塑性明显优于现有焊丝。

将本发明中焊丝的焊缝金属经打磨、腐蚀及烘干制备金相试样在光学显微镜放大500倍下获得显微组织图，具体见图5。由图5可知，本发明中焊丝焊缝金属的显微组织以板条贝氏体+马氏体为主，柱状晶特征不明显，组织晶粒细小均匀，获得优良低温韧性、冷成型性及焊接性的高强度焊缝金属。

所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种气保焊丝，由以下质量百分比的元素组成：

C：0.06-0.10％；Si≤0.60％；Mn：1.40-1.80％；P≤0.015％；S≤0.010％；Ni：0.60-0.80％；

Cr：0.10-0.40％；Mo：0.15-0.45％；Ti：0.06-0.12％；余量为Fe和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的一种气保焊丝，其特征在于，所述气保焊丝由以下质量百分比的元素组成：

C：0.065-0.095％；Si≤0.55％；Mn：1.45-1.75％；P≤0.012％；S≤0.008％；Ni：0.62-0.78％；

Cr：0.15-0.35％；Mo：0.18-0.42％；Ti：0.07-0.11％；余量为Fe和不可避免的杂质。

3.根据权利要求1或2任一所述的一种气保焊丝，其特征在于，所述Mn元素与C元素的含量比≥15；所述Ti元素与N元素的质量比为2.0～3.0。

4.根据权利要求1-3任一所述的一种气保焊丝的制造方法，按配比取元素组分，依次进行冶炼铸造、方坯加热、轧制、冷却成盘条，再将盘条依次进行酸洗、拉拔、镀铜、层绕，即得所需焊丝。

5.根据权利要求4所述的一种气保焊丝的制造方法，其特征在于，所述轧制按加工顺序依次包括粗轧、精轧及减定径阶段；所述粗轧的终轧温度≤950℃；所述精轧及减定径的条件为：精轧温度≤900℃；减定径温度≤820℃；吐丝温度≤800℃；入保温罩温度≤780℃。

6.根据权利要求4所述的一种气保焊丝的制造方法，其特征在于，所述制造方法还包括以下条件中任一项或多项：

1)所述方坯加热温度控制在1000～1100℃；

2)所述冷却的冷速≤0.3℃/S；

3)所述酸洗的条件为：酸为盐酸；浓度为9～14g/L；浸泡时间大于30min；

4)所述拉拔按加工顺序依次包括粗拔、精拔；

5)所述拉拔工序中，硼砂温度≥80℃，PH值≥7.0，卷筒温度≤150℃，模具盒温度≤60℃；

6)所述镀铜工序中，镀铜液温度≥35℃。

7.根据权利要求1-3任一所述的一种气保焊丝在焊接金属板之间作为焊接接头的用途。

8.一种焊接结构，包括有权利要求1-3任一所述的一种气保焊丝。

9.一种气保焊丝的焊接方法，将权利要求1-3任一所述的一种气保焊丝焊接金属板。

10.根据权利要求9所述的一种气保焊丝的焊接方法，其特征在于，所述焊接的条件为：焊接方式：GMAW；预热温度：80-100℃；道间温度：130-150℃；焊接电流：220-300A；电弧电压：24-30V；焊接速度：5-7mm/s；热输入：1.02-1.48KJ/mm；保护气体：80％Ar+20％CO₂；极性：直流反接；干伸长：20-25mm；坡口：V型；角度：40-50°；间隙：12-14mm；消氢热处理条件：200-300℃×1-2hr。