CN111015015A - 一种用于60Kg级钢板焊接的低合金钢气体保护焊焊丝 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于60Kg级钢板焊接的低合金钢气体保护焊焊丝，所述焊丝由以下按照质量百分比的成分组成：C≤0.10％，Mn：1.3‑1.70％，Si：0.30‑0.60％，Cr：0.35‑0.50％，Ni≤0.05％，Mo≤0.05％，Cu≤0.25％，V：0.03‑0.06％，Ti：0.05‑0.15％，B：0.003‑0.010％，余量为Fe。本发明在Mn‑Ni‑Mo合金体系的技术基础上采用Mn‑Cr‑V‑Ti合金体系并适当添加微量元素来提高和稳定焊缝金属低温冲击韧性；本发明焊丝在合金体系设计时，去除了现目前广泛采用的通过Mo元素进行强化的方式，而改用Cr元素强化，去除现目前广泛采用的通过Ni元素进行韧化的方式，而材料微量元素韧化，使焊丝在材料成本方面有了大幅度的降低，为工程广泛使用奠定了良好的基础。

Description

一种用于60Kg级钢板焊接的低合金钢气体保护焊焊丝

技术领域

本发明涉及焊接材料技术领域，具体为一种用于60Kg级钢板焊接的低合金钢气体保护焊焊丝。

背景技术

近几年随着国民生产水平的提高，钢板强度级别也在不断提高，设备轻量化工作正在稳步推进。而在钢结构、海工、工程机械、桥梁等行业，钢结构的生产需使用到大量的焊接材料(主要为焊丝)，伴随钢板等级的提高相应等级的焊材也要做相应的产品研发和强度提高。目前在市场上，采用混合气焊接、冲击要求达到-40℃的要求有大量的焊丝可以选用。但是，鉴于普遍大型的焊接结构件厂很难获得混合气作为保护气体，工厂主要使用100％CO₂保护气体焊接。而当采用100％CO₂保护气体进行焊接时，将会存在焊缝金属中O含量增加，焊缝金属冲击韧性降低的情况，此外，采用混合气焊接时易出现气孔等焊接缺陷，并且会大幅度提高工程使用成本。故需开发一种新型的可用于60Kg钢板焊接用的低合金钢气体保护焊焊丝，焊丝可采用 100％CO₂焊接。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于60Kg级钢板焊接的低合金钢气体保护焊焊丝，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于60Kg级钢板焊接的低合金钢气体保护焊焊丝，所述焊丝由以下按照质量百分比的成分组成：C≤0.10％，Mn：1.3-1.70％， Si：0.30-0.60％，Cr：0.35-0.50％，Ni≤0.05％，Mo≤0.05％，Cu≤0.25％， V：0.03-0.06％，Ti：0.05-0.15％，B：0.003-0.010％，余量为Fe。

优选的，所述焊丝由以下按照质量百分比的成分组成：C： 0.05-0.10％，Mn：1.4-1.6％，Si：0.40-0.50％，Cr：0.40-0.50％，Ni ≤0.03％，Mo≤0.03％，Cu≤0.20％，Ti：0.05-0.10％，B：0.003-0.005％， V：0.030-0.040％，余量为Fe。

一种用于60Kg级钢板焊接的低合金钢气体保护焊焊丝的制备方法，包括以下操作步骤：

S1、按上述成份要求进行原材料冶炼；

S2、在冶炼后的进行浇注、锻打、轧制、拉拔工序将原材料生产为焊丝；

S3、在焊丝生产过程中采用表面涂覆工艺，使生产后的焊丝在力学性能和工艺性能获得良好匹配。

1、Mn的作用：Mn加入可以提高焊缝金属强度，此外还可以改善焊丝的焊接工艺性能；

2、Cr的作用：Cr的加入主要用于提高焊缝金属强度，但过高的Cr含量将会导致冲击韧性急剧恶化，因此Cr的加入量要适中。此处采用Cr来替代Mo，主要是为了降低焊丝成本。

3、V的作用：V的加入主要是为了细化焊缝金属奥氏体晶粒尺寸，从而在发生低温转变时可以获得更细小的焊缝组织，从而提高焊缝金属冲击韧性，此外V的加入有利于促进贝氏体转变，从而减少了高温转变组织对韧性的不利影响。

4、Ti、B的联合作用：Ti、B元素的主要作用是降低焊缝中的0、 N含量，且Ti促使TiO、TiO2氧化物的形成，在与B的共同作用下，上述氧化物有利于形成针状铁素体，从而提高焊缝金属韧性。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明在Mn-Ni-Mo合金体系的技术基础上采用Mn-Cr-V-Ti合金体系并适当添加微量元素来提高和稳定焊缝金属低温冲击韧性；

2.本发明焊丝在合金体系设计时，去除了现目前广泛采用的通过 Mo元素进行强化的方式，而改用Cr元素强化，去除现目前广泛采用的通过Ni元素进行韧化的方式，而材料微量元素韧化，使焊丝在材料成本方面有了大幅度的降低，为工程广泛使用奠定了良好的基础；

3.通过多批次焊丝成份调整，尤其是焊丝中微量元素的添加，焊丝采用100％CO₂保护气体焊接使焊缝金属性能满足60Kg钢的强度要求，并且在-40℃的低温环境下焊缝金属具有良好的低温冲击韧性，可为用户降低焊接成本，为了考虑到采用100％CO₂保护气体焊接仍能使焊缝金属获得良好的-40℃低温冲击性能首先需要对焊缝金属进行脱氧处理，其次脱氧后的产物需对焊缝金属冲击韧性起到有利作用；

4.通过C、Mn、Cr控制焊缝金属的强度，通过V、Ti及微量元素的控制来提高焊缝进行的冲击韧性，此外通过残余元素和焊丝表面涂覆工艺来保证焊丝的良好焊接工艺性能。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

在附图中：

图1为熔敷金属冲击转变曲线示意图之一；

图2为熔敷金属冲击转变曲线示意图之二。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：本发明提供一种技术方案：一种用于60Kg级钢板焊接的低合金钢气体保护焊焊丝，所述焊丝由以下按照质量百分比的成分组成：C：0.10％，Mn：1.60％，Si：0.60％，Cr：0.50％，Ni：0.05％， Mo：0.05％，Cu：0.10％，Ti：0.10％，V：0.05％，B：0.005％，余量为Fe。

一种用于60Kg级钢板焊接的低合金钢气体保护焊焊丝的制备方法，包括以下操作步骤：

S1、按上述成份要求进行原材料冶炼；

S2、在冶炼后的进行浇注、锻打、轧制、拉拔工序将原材料生产为焊丝；

S3、在焊丝生产过程中采用表面涂覆工艺，使生产后的焊丝在力学性能和工艺性能获得良好匹配。

实施例2：本本发明提供一种技术方案：一种用于60Kg级钢板焊接的低合金钢气体保护焊焊丝，所述焊丝由以下按照质量百分比的成分组成：C：0.10％，Mn：1.4％，Si：0.60％，Cr：0.50％，Ni：0.05％， Mo：0.05％，Cu：0.15％，Ti：0.12％，V：0.06％，B：0.006％，余量为 Fe。

一种用于60Kg级钢板焊接的低合金钢气体保护焊焊丝的制备方法，包括以下操作步骤：

S1、按上述成份要求进行原材料冶炼；

S2、在冶炼后的进行浇注、锻打、轧制、拉拔工序将原材料生产为焊丝；

S3、在焊丝生产过程中采用表面涂覆工艺，使生产后的焊丝在力学性能和工艺性能获得良好匹配。

实施例3：本本发明提供一种技术方案：本发明实施例中，一种用于60Kg级钢板焊接的低合金钢气体保护焊焊丝，所述焊丝由以下按照质量百分比的成分组成：C：0.06％，Mn：1.65％，Si：0.40％，Cr： 0.30％，Ni：0.05％，Mo：0.05％，Cu：0.10％，Ti：0.08％，V：0.04％， B：0.004％，余量为Fe。

一种用于60Kg级钢板焊接的低合金钢气体保护焊焊丝的制备方法，包括以下操作步骤：

S1、按上述成份要求进行原材料冶炼；

S2、在冶炼后的进行浇注、锻打、轧制、拉拔工序将原材料生产为焊丝；

S3、在焊丝生产过程中采用表面涂覆工艺，使生产后的焊丝在力学性能和工艺性能获得良好匹配。

1、采用80％Ar+20％CO₂保护气体，熔敷金属力学性能情况见表1；

表1：熔敷金属力学性能

熔敷金属冲击转变情况见附图1；

采用80％Ar+20％CO₂保护气体焊接，熔敷金属强度和-40℃低温冲击韧性均能够满足要求，且有足够的富余量。从熔敷金属冲击转变曲线来看，熔敷金属在-60℃仍有良好的冲击韧性，韧脆转变温度约为 -70℃，焊丝采用80％Ar+20％CO₂保护气体焊接熔敷金属性能优异。

2、采用100％CO₂保护气体，熔敷金属力学性能情况见表2；

表2：熔敷金属力学性能

熔敷金属冲击转变情况见附图2；

采用100％CO₂保护气体焊接，熔敷金属强度和-40℃低温冲击韧性均能够满足要求，且有足够的富余量。从熔敷金属冲击转变曲线来看，熔敷金属在-50℃仍有良好的冲击韧性，韧脆转变温度约为-50℃，焊丝采用100％CO₂保护气体焊接熔敷金属性能优异。

通过多批次焊丝成份调整，尤其是焊丝中微量元素的添加，焊丝采用100％CO₂保护气体焊接使焊缝金属性能满足60Kg钢的强度要求，并且在-40℃的低温环境下焊缝金属具有良好的低温冲击韧性，可为用户降低焊接成本，为了考虑到采用100％CO₂保护气体焊接仍能使焊缝金属获得良好的-40℃低温冲击性能首先需要对焊缝金属进行脱氧处理，其次脱氧后的产物需对焊缝金属冲击韧性起到有利作用；通过C、Mn、Cr控制焊缝金属的强度，通过V、Ti及微量元素的控制来提高焊缝进行的冲击韧性，此外通过残余元素和焊丝表面涂覆工艺来保证焊丝的良好焊接工艺性能。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种用于60Kg级钢板焊接的低合金钢气体保护焊焊丝，其特征在于，所述焊丝由以下按照质量百分比的成分组成：C≤0.10％，Mn：1.3-1.70％，Si：0.30-0.60％，Cr：0.35-0.50％，Ni≤0.05％，Mo≤0.05％，Cu≤0.25％，V：0.03-0.06％，Ti：0.05-0.15％，B：0.003-0.010％，余量为Fe。

2.根据权利要求1所述的一种用于60Kg级钢板焊接的低合金钢气体保护焊焊丝，其特征在于：所述焊丝由以下按照质量百分比的成分组成：C：0.05-0.10％，Mn：1.4-1.6％，Si：0.40-0.50％，Cr：0.40-0.50％，Ni≤0.03％，Mo≤0.03％，Cu≤0.20％，Ti：0.05-0.10％，B：0.003-0.005％，V：0.030-0.040％，余量为Fe。

3.根据权利要求1-2任一所述的一种用于60Kg级钢板焊接的低合金钢气体保护焊焊丝的制备方法，其特征在于：包括以下操作步骤：

S1、按上述成份要求进行原材料冶炼；

S2、在冶炼后的进行浇注、锻打、轧制、拉拔工序将原材料生产为焊丝；

S3、在焊丝生产过程中采用表面涂覆工艺，使生产后的焊丝在力学性能和工艺性能获得良好匹配。

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