CN111015016A - 一种超低碳马氏体非熔化极气体保护焊用焊丝 - Google Patents

一种超低碳马氏体非熔化极气体保护焊用焊丝 Download PDF

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Abstract

本发明提出的是一种超低碳马氏体非熔化极气体保护焊用焊丝。以主合金元素，纳米相形成元素和杂质元素通过非熔化工艺制成低碳马氏体焊丝。本发明通过纳米相实现了焊缝金属在较低碳含量和合金元素含量的范围内的高强度和高韧性。将碳当量降低至安全范围内，有效的克服了冷裂纹产生、保证焊接接头质量。适宜作为非熔化焊丝制备的方法应用。

Description

一种超低碳马氏体非熔化极气体保护焊用焊丝
技术领域
本发明属于焊接技术领域，涉及一种超低碳马氏体非熔化极气体保护焊用焊丝。
背景技术
随着科学技术的发展，钢结构越发向高承载、复杂结构发展。焊接难度越来越大，以冷裂纹、强度不稳定、冲击韧性不足等尤为严重。对产品的使用和结构的安全带来了巨大的安全隐患。目前现有焊接材料，随着强度增高，其碳含量和合金元素也随着增高，造成碳含量和碳当量过高，裂纹倾向明显。近年来发展起来的纳米强韧化技术已经在许多工程领域得到应用，其特点是可以在较低碳含量和合金元素含量的范围内，通过纳米强韧化实现基体的高强度和高韧性。基于此，如何将纳米强韧化技术应用到高强钢焊接材料，获得低碳含量、高强韧的焊接接头已经成为克服冷裂纹、保证焊接接头质量的重要研究方向。
发明内容
为了保证高强度大厚板钢结构焊接质量与效率，本发明提出了一种超低碳马氏体非熔化极气体保护焊用焊丝。该焊丝通过焊丝材质的配合，解决焊丝适用性的技术问题。
本发明解决技术问题所采用的方案是：
以主合金元素，纳米相形成元素和杂质元素通过非熔化工艺制成低碳马氏体焊丝。
积极效果：本发明通过纳米相实现了焊缝金属在较低碳含量和合金元素含量的范围内的高强度和高韧性。将碳当量降低至安全范围内，有效的克服了冷裂纹产生、保证焊接接头质量。适宜作为非熔化焊丝制备的方法应用。
具体实施方式
化学成分组成如下：
（1）主合金元素（wt%）：C：0.029；Si：0.35；Mn：1.3；Cr：0.46；Mo：0.77；Ni：4.3；
（2）纳米相形成元素（wt%）：Ti：0.035；Cu：0.050；Zr：0.01；V：0.015；O：0.015；
（3）杂质元素（wt%）：Al∶＜0.05；S：≤0.01：P：≤0.01； N：≤0.005。
通过非熔化工艺制成低碳马氏体焊丝。
焊丝直径3mm。
所述非熔化是指通过粉末冶金的方法制成的焊丝，不经过熔化过程。
具体实施例：
对熔敷金属试板的焊接，焊接条件为：
（1）由焊工采用脉冲直流TIG焊接设备；
（2）保护气体：100%Ar；
（3）道间温度为100℃～150℃。
焊接结束后，进行了常规力学性能试验，试验结果如下：
Rp0.2=857 MPa，A=15.5%，Z=65%，-50℃焊缝的冲击功为74J。
观察金相焊缝金属马氏体组织。
通过三维原子探针对纳米化合物检测，能够发现大量的纳米化合物。
焊丝中C（wt%）：0.025-0.045，Ni（wt%）：4-4.5，氧元素（wt%）：0.010-0.020和纳米相形成元素（wt%）：Ti：0.015-0.045；Cu：0.035-0.055；Zr：0.01-0.025；V：0.01-0.025。
特点：
以800MPa级别Ni-Cr-Mo低合金焊丝为基础，通过降低碳含量，增加镍元素含量，形成侧板条马氏体保证焊缝金属的基本强度，通过Cu、Ti、Zr、V微合金元素在焊缝凝固过程中形成纳米级别的氧化物和复杂化合物，进一步确保了焊缝金属的强度和提升了低温冲击韧性。
该方法实现了低含碳量条件下焊缝金属的高强度和高韧性，降低了焊缝金属的碳当量，提高了焊缝金属的抗冷裂纹能力，可以为大厚板不预热不后热焊接提供材料支撑。

Claims (2)

1.一种超低碳马氏体非熔化极气体保护焊用焊丝，其特征是：
（1）主合金元素（wt%）：C：0.029；Si：0.35；Mn：1.3；Cr：0.46；Mo：0.77；Ni：4.3；
（2）纳米相形成元素（wt%）：Ti：0.035；Cu：0.050；Zr：0.01；V：0.015；O：0.015；
（3）杂质元素（wt%）：Al∶＜0.05；S：≤0.01：P：≤0.01； N：≤0.005；
通过非熔化工艺制成低碳马氏体焊丝。
2.根据权利要求1所述的一种超低碳马氏体非熔化极气体保护焊用焊丝，其特征是：焊丝中C（wt%）：0.025-0.045，Ni（wt%）：4-4.5，氧元素（wt%）：0.010-0.020，其中纳米相形成元素（wt%）：Ti：0.015-0.045；Cu：0.035-0.055；Zr：0.01-0.025；V：0.01-0.025。
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