CN112276416B - 焊丝粉体药芯、药芯焊丝、其制备方法、应用、超高强度钢焊接工艺 - Google Patents

焊丝粉体药芯、药芯焊丝、其制备方法、应用、超高强度钢焊接工艺 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种焊丝粉体药芯、药芯焊丝、其制备方法、应用、超高强度钢焊接工艺，涉及焊接材料技术领域，所述焊丝粉体药芯包括以重量百分比计的如下组分：高碳铬铁7‑12％；电解锰5‑15％；钼铁5‑10％；钒铁3‑10％；钛铁1‑5％；镍粉10‑20％；金红石25‑35％；氟化钠2‑5％；铝铁1‑5％；氧化铋0.3‑0.8％；碳酸锰0.4‑1.0％；钾长石0.4‑2.0％；铁粉余量。本发明的药芯材料和药芯焊丝能够满足抗拉强度为1400‑1600MPa超高强度钢的焊接需求，焊接工艺性良好，飞溅小，焊缝成型美观，表面无裂纹，形成的熔敷金属力学性能好。

Description

焊丝粉体药芯、药芯焊丝、其制备方法、应用、超高强度钢焊接 工艺
技术领域
本发明涉及焊接材料技术领域，尤其是涉及一种焊丝粉体药芯、药芯焊丝、其制备方法、应用、超高强度钢焊接工艺。
背景技术
高强度钢除了要求其高的抗拉强度外，还要求具有一定塑性和韧性、尽可能小的缺口敏感性、高的疲劳强度、一定的抗蚀性、良好的工艺性能以及价格低廉等。超高强度钢现在已发展成为应用范围很广的一类重要钢种，大量应用于对强度有特殊要求的领域，而且其使用范围正在不断地扩大到建筑、机械制造、车辆和其它工业装备上。
而与此同时，与之相对应的超高强度焊接材料发展严重滞后，限制了超高强度钢的发展应用。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种焊丝粉体药芯、药芯焊丝、其制备方法、应用、超高强度钢焊接工艺，用于焊接抗拉强度为1400-1600MPa的合金结构钢，提出一种与之匹配的超高强度焊接材料及工艺。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案：
第一方面，本发明提供了一种焊丝粉体药芯，所述焊丝粉体药芯包括以重量百分比计的如下组分：高碳铬铁7-12％；电解锰5-15％；钼铁5-10％；钒铁3-10％；钛铁1-5％；镍粉10-20％；金红石25-35％；氟化钠2-5％；铝铁1-5％；氧化铋0.3-0.8％；碳酸锰0.4-1.0％；钾长石0.4-2.0％；铁粉余量。
进一步的，所述焊丝粉体药芯包括以重量百分比计的如下组分：高碳铬铁8-10％；电解锰5-15％；钼铁5-10％；钒铁3-10％；钛铁1-5％；镍粉10-20％；金红石25-35％；氟化钠2-5％；铝铁1-5％；氧化铋0.3-0.8％；碳酸锰0.4-1.0％；钾长石0.4-2.0％；铁粉余量。
进一步的，所述高碳铬铁为FeCr68C；
优选地，所述电解锰中锰含量为99.8％；
优选地，所述钼铁为FeMo60；
优选地，所述钒铁为FeV75；
优选地，所述钛铁为FeTi70；
优选地，所述镍粉中镍含量为99.8％。
第二方面，本发明提供了一种药芯焊丝，包括空心焊丝和设在所述空心焊丝内的上述第一方面的焊丝粉体药芯。
进一步的，所述空心焊丝的材质为SPCC钢带。
进一步的，所述焊丝粉体药芯在所述空心焊丝内的填充率为12-18％；
优选地，所述药芯焊丝的直径为1.0-1.6mm。
第三方面，本发明提供了一种上述第二方面的药芯焊丝的制备方法，包括以下步骤：
先将钢带轧成U形断面形状，再按照12-18％的填充率将按配方配好的焊丝粉体药芯填加到U形钢带中，轧制并减径成直径1.0-1.6mm的焊丝。
第四方面，本发明提供了一种上述第二方面的药芯焊丝在制造压力容器或造船领域中的应用。
第五方面，本发明提供了一种1400-1600MPa级超高强度钢的焊接工艺，采用上述第二方面的药芯焊丝进行焊接。
进一步的，所述焊接采用75-80％Ar+25-20％CO2气保护；
优选地，所述焊接的工艺参数包括以下条件中的至少一种：
电压22-26V；
电流200-240A；
送丝速度：410-510mm/min；
气体流速：15-25L/min；
焊丝伸出导电嘴的距离：19-25mm。
本发明提供了一种用于焊接抗拉强度为1400-1600MPa超高强度的合金结构钢焊接用药芯焊丝和焊接工艺，药芯焊丝的药芯采用铬的碳化物作为硬质相骨架，保证焊接合金同时有一定的硬度；加入锰和镍，使合金基体为铁素体和奥氏体，提高焊接合金的韧性和抗裂性；加入优化过比例的钛、钒、钼，稀土元素等，提高强度，使堆焊合金组织晶粒细化，净化晶界，脱硫、脱磷等。本发明的药芯材料和药芯焊丝能够满足超高强度钢的焊接需求。
同时，本发明焊接工艺性良好，飞溅小，焊缝成型美观，表面无裂纹。
采用本发明焊接材料和焊接工艺(材料性能和焊接工艺配合)形成的熔敷金属力学性能好，抗拉强度大于1440MPa，延伸率大于14％，25℃冲击功大于58J。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明U形断面形状钢带优化示意图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
目前针对高强度合金钢，特别是1400-1600MPa级超高强度钢DT300，与之匹配的超高强度焊接材料还未得到满足，这也限制了超高强度钢的发展应用。
根据本发明的第一个方面，提供了一种焊丝粉体药芯，包括以重量百分比计的如下组分：高碳铬铁7-12％；电解锰5-15％；钼铁5-10％；钒铁3-10％；钛铁1-5％；镍粉10-20％；金红石25-35％；氟化钠2-5％；铝铁1-5％；氧化铋0.3-0.8％；碳酸锰0.4-1.0％；钾长石0.4-2.0％；铁粉余量。
本发明焊丝粉体药芯可用于DT300高强度合金钢焊接用。
在本发明的优选方案中，高碳铬铁为FeCr68C；高碳铬铁典型但非限制性的含量例如为7％、8％、9％、10％、11％、12％。
在本发明的优选方案中，电解锰中锰含量为99.8％；电解锰典型但非限制性的含量例如为5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％。
在本发明的优选方案中，钼铁为FeMo60(钼含量为60％)；钼铁典型但非限制性的含量例如为5％、6％、7％、8％、9％、10％。
在本发明的优选方案中，钒铁为FeV75(钒含量为75％)；钒铁典型但非限制性的含量例如为3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％。
在本发明的优选方案中，钛铁为FeTi70(钛含量为70％)；钛铁典型但非限制性的含量例如为1％、2％、3％、4％、5％。
在本发明的优选方案中，镍粉中镍含量99.8％；镍粉典型但非限制性的含量例如为10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、20％。
金红石典型但非限制性的含量例如为25％、26％、27％、28％、29％、30％、31％、32％、33％、34％、35％。
氟化钠典型但非限制性的含量例如为2％、3％、4％、5％。
铝铁典型但非限制性的含量例如为1％、2％、3％、4％、5％。
氧化铋典型但非限制性的含量例如为0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％；
碳酸锰典型但非限制性的含量例如为0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1.0％。
钾长石典型但非限制性的含量例如为0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.2％、1.4％、1.5％、1.6％、1.8％、2.0％。
铁粉余量，指本发明焊丝粉体药芯的组分中除去高碳铬铁、电解锰、钼铁、钒铁、钛铁、镍粉、金红石、氟化钠、铝铁、氧化铋、碳酸锰、钾长石以及任选地其他组分之外的余量为铁粉，铁粉与高碳铬铁、电解锰、钼铁、钒铁、钛铁、镍粉、金红石、氟化钠、铝铁、氧化铋、碳酸锰、钾长石以及任选地其他组分的质量百分含量之和为100％。
本发明所述的“包括”，意指其除所述组分外，还可以包括其他组分。除此之外，本发明所述的“包括”，还可以替换为封闭式的“为”或“由……组成”。
各组分成分及在药芯焊丝中的作用如下：
高碳铬铁(FeCr68C)：铬是一种碳化物形成元素。在焊缝金属中，它能与碳生成Cr7C3等金属化合物，而这种金属化合物具有较高的强度、硬度。当它以颗粒状弥散性分布在金属基体上时，能大大提高材料的强度、韧性、耐磨性；
电解锰：Mn是良好的脱氧剂和脱硫剂，Mn元素作为奥氏体化元素使焊接合金的基体中物相主要为铁素体和奥氏体，同时由于Mn的加入，焊接合金在冲击条件下还有自我硬化能力；
钼铁(FeMo60)：钼对铁素体有固溶强化作用.同时也提高碳化物的稳定性，从而提高焊接合金的强度；
钒铁(FeV75)：钒能细化晶粒，有较强的固溶强化作用，提高焊接合金的强度和冲击韧性；
钛铁(FeTi70A)：钛有极强的组织晶粒作用，晶粒细化带来的晶界加密,进一步提高了抗拉强度；
镍粉(镍含量99.8％)：镍有较强的固溶强化作用，可提高焊接合金的强度和韧性；
金红石(TiO2)：造渣剂，保护熔池；
氟化钠(NaF2)造渣剂，保护熔池；
氧化铋(Bi2O3)：稳定电弧，减小飞溅；
碳酸锰(K2CO3)：造渣剂，防止气孔，改善电弧稳定性；
铝铁(FeAl)：造渣剂，改善熔池，防止气孔；
钾长石(KAlSi3O8)：稳定电弧，造渣剂，保护熔池。
采用铬的碳化物作为硬质相骨架，保证焊接合金同时有一定的硬度；加入锰和镍，使合金基体为铁素体和奥氏体，提高焊接合金的韧性和抗裂性；加入优化过比例的钛、钒、钼，稀土元素等，提高强度，使堆焊合金组织晶粒细化，净化晶界，脱硫、脱磷等。本发明的药芯材料和药芯焊丝能够满足超高强度钢的焊接需求，形成的熔敷金属力学性能好，抗拉强度大于1440MPa，延伸率大于14％，25℃冲击功大于58J。
根据本发明的第二个方面，提供了一种药芯焊丝，包括空心焊丝和设在空心焊丝内的上述焊丝粉体药芯。
在本发明的优选方案中，空心焊丝的材质为SPCC钢带。
在本发明的优选方案中，焊丝粉体药芯在空心焊丝内的填充率为12-18％，例如12％、15％、16％、18％。填充率会影响合金成分，从而改变力学性能。
在本发明的优选方案中，药芯焊丝的直径为1.0-1.6mm，例如1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5或1.6mm。
药芯焊丝具有与上述焊丝粉体药芯相同的优势，在此不再赘述。
根据本发明的第三个方面，提供了一种上述药芯焊丝的制备方法，包括以下步骤：
先将钢带轧成U形断面形状，再按照12-18％的填充率将按配方配好的焊丝粉体药芯填加到U形钢带中，轧制并减径成直径1.0-1.6mm的焊丝。
具体地，焊丝通过以下方式实现：
选用12×0.8(宽度为12mm，厚度为0.8mm)的SPCC钢带。先将其轧成U形。按照药芯配比设计配成药粉并充分混合，加粉轧制并减径成直径1.2mm的焊丝。
根据本发明的第四个方面，提供了一种上述药芯焊丝在制造压力容器或造船领域中的应用。
本发明的药芯焊丝是一种用于焊接抗拉强度大1400-1600MPa的合金结构钢用气保护焊接药芯焊丝，可主要应用于压力容器、造船等制造领域。
根据本发明第五个方面，提供了一种1400-1600MPa级超高强度钢的焊接工艺，采用上述药芯焊丝进行焊接。
在本发明的优选方案中，焊接采用75-80％Ar+25-20％CO2气保护。
以二氧化碳气和氩气作为保护气体，用焊丝进行焊接。
在本发明的优选方案中，焊接的工艺参数包括以下条件中的至少一种：
电压22-26V，例如22V、23V、24V、25V、26V；
电流200-240A，例如200A、210A、220A、230A、240A；
送丝速度：410-510mm/min，例如410mm/min、420mm/min、430mm/min、440mm/min、450mm/min、460mm/min、470mm/min、480mm/min、490mm/min、500mm/min、510mm/min；
气体流速：15-25L/min，例如15L/min、16L/min、17L/min、18L/min、19L/min、20L/min、21L/min、22L/min、23L/min、24L/min、25L/min；
焊丝伸出导电嘴的距离：19-25mm，例如19mm、20mm、21mm、22mm、23mm、24mm、25mm。
上述工艺焊接工艺性良好，飞溅小，焊缝成型美观，表面无裂纹。
一种典型的实施方式，采用本发明上述药芯焊丝制备一种1400-1600Mpa级高强度钢焊接用药芯焊丝，并焊接，包括如下步骤：
步骤1，按照上述粉芯配比药芯轧制焊丝，填充率为10-20％；得到直径1.2mm的粉芯丝材；
步骤2，采用Ar80％+20％CO2气保焊进行焊接，焊接工艺参数为：电压22-26V；电流200-240A；送丝速度：410-510mm/min；气体流速：15-25L/min；焊丝伸出导电嘴的距离：19-25mm。
下面通过实施例对本发明作进一步说明。如无特别说明，实施例中的材料为根据现有方法制备而得，或直接从市场上购得。但本发明并不限于以下实施例。
实施例的焊丝通过以下方式实现：
选用12×0.8(宽度为12mm，厚度为0.8mm)的SPCC钢带。先将其轧成U形。按照药芯配比设计配成药粉并充分混合，加粉轧制并减径成直径1.2mm的焊丝。
实施例1
一种1500MPa级超高强度钢焊接用药芯焊丝，包括SPCC空心焊丝和粉体药芯，粉体药芯的配比是：高碳铬铁8.5％，电解锰6％，钼铁8％，钒铁6％，钛铁5％，镍粉10％，氧化铋0.6％，金红石28％，氟化钠5％，铝铁2.8％，碳酸锰0.6％，钾长石0.4％，铁粉余量，填充率为12.5％。
焊接工艺为：电压25V；电流230A；送丝速度：410/min；气体流速：15L/min；焊丝伸出导电嘴的距离：19mm。上述工艺焊接工艺性良好，飞溅小，焊缝成型美观，表面无裂纹。熔敷金属力学性能见表1。
实施例2
一种1400-1600MPa级超高强度钢焊接用药芯焊丝，包括SPCC空心焊丝和粉体药芯，粉体药芯的配比是：高碳铬铁12％，电解锰7％，钼铁6％，钒铁7％，钛铁2％，镍粉15％，金红石25％，氟化钠3.8％，铝铁4％，氧化铋0.5％，碳酸锰0.7％，钾长石1.4％，铁粉余量，填充率为16.5％。
焊接工艺为：电压26V；电流240A；送丝速度：510/min；气体流速：25L/min；焊丝伸出导电嘴的距离：25mm。上述工艺焊接工艺性良好，飞溅小，焊缝成型美观，表面无裂纹。熔敷金属力学性能见表1。
实施例3
一种1400-1600MPa级超高强度钢焊接用药芯焊丝，包括SPCC空心焊丝和粉体药芯，粉体药芯的配比是：高碳铬铁7％，电解锰14.5％，钼铁9.5％，钒铁9.2％，钛铁4.5％，镍粉16％，金红石25％，氟化钠5％，铝铁4.5％，氧化铋0.6％，碳酸锰1.0％，钾长石1％，铁粉余量，填充率为14％。
焊接工艺为：电压26V；电流240A；送丝速度：450/min；气体流速：20L/min；焊丝伸出导电嘴的距离：22mm。上述工艺焊接工艺性良好，飞溅小，焊缝成型美观，表面无裂纹。熔敷金属力学性能见表1。
实施例4
一种1400-1600MPa级超高强度钢焊接用药芯焊丝，包括SPCC空心焊丝和粉体药芯，粉体药芯的配比是：高碳铬铁10％，电解锰7.5％，钼铁6.8％，钒铁7.6％，钛铁3.8％，镍粉12％，金红石30％，氟化钠3.6％，铝铁3.5％，氧化铋0.3％，碳酸锰0.8％，钾长石1.8％，铁粉余量，填充率为12％。
焊接工艺为：电压24V；电流220A；送丝速度：480/min；气体流速：22L/min；焊丝伸出导电嘴的距离：24mm。上述工艺焊接工艺性良好，飞溅小，焊缝成型美观，表面无裂纹。熔敷金属力学性能见表1。
实施例5
一种1400-1600MPa级超高强度钢焊接用药芯焊丝，包括SPCC空心焊丝和粉体药芯，粉体药芯的配比是：高碳铬铁12％，电解锰7％，钼铁6％，钒铁7％，钛铁2％，镍粉15％，金红石25％，氟化钠3.8％，铝铁4％，氧化铋0.5％，碳酸锰0.7％，钾长石1.4％，铁粉余量，填充率为16.5％。
焊接工艺为：电压26V；电流240A；送丝速度：410/min；气体流速：25L/min；焊丝伸出导电嘴的距离：25mm。上述工艺焊接工艺性良好，飞溅小，焊缝成型美观，表面无裂纹。熔敷金属力学性能见表1。
表1实施例熔敷金属力学性能
抗拉强度(MPa) 延伸率(％) 25℃冲击功(J)
实施例1 1460 16.4 72
实施例2 1520 15.2 68
实施例3 1560 14.4 59
实施例4 1443 17.2 80
实施例5 1401 14.1 55
(所用试验机为：万能拉力试验机，夏比冲击试验机按照GET 25774要求测试)
本申请具有如下优势：
(1)本发明选用高碳铬铁作为药芯的主要成分，由于高碳铬铁含碳为4～8％，相较于低碳铬铁而言其含碳量更高，可用作含碳较高的流通珠钢、工具钢和高速钢的合金剂,焊接后可提高钢的淬透性,增加钢的耐磨性和硬度，可广泛应用于压力容器、造船等领域中。
(2)本发明药芯成分中添加氟化钠，与实心焊丝相比本发明可以显著降低焊缝中的含氢量，从而降低焊缝开裂的风险。
(3)本发明选用铝合金作为药芯焊丝成分之一，相较于其他药芯焊丝作为填充金属时的流动性更好，形成焊缝更不易出现咬边、塌陷。
(4)通过对铝合金药芯焊丝作为填充金属的拉伸断口组织成分检测结果可知：断口主要生成的铝化物相有效地抑制了Al与Fe直接接触从而形成脆硬的金属间化合物，以达到改善焊接性能的目的。
(5)本发明新加入电解锰，通过控制Mn的含量达到细化晶粒、提升焊材性能的目的，从而获得较好的金属低温韧性。Mn具有脱氧、脱硫的能力，可提高焊材韧性、强度和硬度。
(6)通过实施例2和实施例5力学性能数据对比结果可知，在保证药芯成分和焊接条件相同时，适当提高送丝速度能够提高焊缝的抗拉强度。送丝速度增加，焊接热输入增加，熔融的铝合金充分地与钢接触，润湿铺展性。
(7)本发明对U形断面形状钢带进行优化，即将轧辊角度进行调整，使钢带对接边略向内凹，既能有效降低焊丝在生产过程中对模具的损耗，又能加强焊丝的送给性能，提高焊丝的质量，如图1所示。
(8)本发明所设计的高强度金属粉芯型药芯焊丝，强度可达到1500MPa级别，其具有良好的力学性能和低温抗裂性能，可完美满足高强度级别刚才的配套使用。
(9)本发明焊丝药芯中含有大量的铁粉、金属粉，可大幅提高熔敷速度。
(10)本发明加入氧化铋、碳酸锰、钾长石作为造渣剂及稳弧剂，可以使电弧较实芯焊丝更加稳定，减少飞溅，对改善焊接环境、提高熔敷率有明显作用。
(11)本发明同时兼具实芯焊丝和药芯焊丝的优点，焊接效率高，飞溅小和烟尘小，焊缝质量高，随着技术的进步，生产效率的提高，本发明将会在更多材料上得到应用，发展前景势必可观。
为突出本申请上述优势特点增加以下对比例与本发明成分及工艺进行对比：
对比例1
一种1500MPa级超高强度钢焊接用药芯焊丝，包括SPCC空心焊丝和粉体药芯，粉体药芯的配比是：低碳铬铁8.5％，电解锰6％，钼铁8％，钒铁6％，钛铁5％，镍粉10％，金红石28％，氟化钠5％，铝铁2.8％，氧化铋0.6％，碳酸锰0.6％，钾长石0.4％，铁粉余量，填充率为12.5％。
焊接工艺为：电压25V；电流230A；送丝速度：410/min；气体流速：15L/min；焊丝伸出导电嘴的距离：19mm。上述工艺焊接工艺性良好，飞溅小，焊缝成型美观，表面无裂纹。熔敷金属力学性能见表2。
本对比例与实施例1的区别在于，将高碳铬铁替换为低碳铬铁。
对比例2
一种1500MPa级超高强度钢焊接用药芯焊丝，包括SPCC空心焊丝和粉体药芯，粉体药芯的配比是：高碳铬铁8.5％，钼铁8％，钒铁6％，钛铁5％，镍粉10％，金红石28％，氟化钠5％，铝铁2.8％，氧化铋0.6％，碳酸锰0.6％，钾长石0.4％，铁粉余量，填充率为12.5％。
焊接工艺为：电压25V；电流230A；送丝速度：410/min；气体流速：15L/min；焊丝伸出导电嘴的距离：19mm。上述工艺焊接工艺性良好，飞溅小，焊缝成型美观，表面无裂纹。熔敷金属力学性能见表2。
本对比例与实施例1的区别在于，不存在电解锰。
对比例3
一种1500MPa级超高强度钢焊接用药芯焊丝，包括SPCC空心焊丝和粉体药芯，粉体药芯的配比是：高碳铬铁8.5％，电解锰6％，钼铁8％，钒铁6％，钛铁5％，镍粉10％，金红石28％，氟化钠5％，氧化铋0.6％，碳酸锰0.6％，钾长石0.4％，铁粉余量，填充率为12.5％。
焊接工艺为：电压25V；电流230A；送丝速度：410/min；气体流速：15L/min；焊丝伸出导电嘴的距离：19mm。上述工艺焊接工艺性良好，飞溅小，焊缝成型美观，表面有微小裂纹。熔敷金属力学性能见表2。
本对比例与实施例1的区别在于，不存在铝铁。
对比例4
一种1500MPa级超高强度钢焊接用药芯焊丝，包括SPCC空心焊丝和粉体药芯，粉体药芯的配比是：高碳铬铁8.5％，电解锰6％，钼铁8％，钒铁6％，钛铁5％，镍粉10％，金红石28％，氟化钠5％，铝铁2.8％，铁粉余量，填充率为12.5％。
焊接工艺为：电压25V；电流230A；送丝速度：410/min；气体流速：15L/min；焊丝伸出导电嘴的距离：19mm。上述工艺焊接工艺性良好，飞溅较多，焊缝成型不完整，表面存在微小裂纹。熔敷金属力学性能见表2。
本对比例与实施例1的区别在于，不存在氧化铋、碳酸锰、钾长石。
对比例5
一种1500MPa级超高强度钢焊接用药芯焊丝，包括SPCC空心焊丝和粉体药芯，粉体药芯的配比是：高碳铬铁8.5％，电解锰6％，钼铁1％，钒铁1％，钛铁0.5％，镍粉10％，金红石28％，氟化钠5％，铝铁2.8％，氧化铋0.6％，碳酸锰0.6％，钾长石0.4％，铁粉余量，填充率为12.5％。
焊接工艺为：电压25V；电流230A；送丝速度：410/min；气体流速：15L/min；焊丝伸出导电嘴的距离：19mm。上述工艺焊接工艺性良好，飞溅较多，焊缝成型美观，表面无裂纹。熔敷金属力学性能见表2。
本对比例与实施例1的区别在于，钼铁、钒铁、钛铁含量均低于本发明含量要求最低限值，实际含量为钼铁1％(本发明含量范围钼铁5-10％)，钒铁1％(本发明含量范围钒铁3-10％)，钛铁0.5％(本发明含量范围钼铁1-5％)。
表2对比例熔敷金属力学性能
抗拉强度(MPa) 延伸率(％) 25℃冲击功(J)
对比例1 1034 6.4 51
对比例2 1123 9.6 32
对比例3 1248 11.2 66
对比例4 1040 10.3 52
对比例5 1350 14.2 70
(所用试验机为：万能拉力试验机，夏比冲击试验机按照GET 25774要求测试)
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (15)

1.一种焊丝粉体药芯，其特征在于，所述焊丝粉体药芯包括以重量百分比计的如下组分：高碳铬铁7-12%；电解锰5-15%；钼铁5-10%；钒铁3-10%；钛铁1-5%；镍粉10-20%；金红石25-35%；氟化钠2-5%；铝铁1-5%；氧化铋0.3-0.8%；碳酸锰0.4-1.0%；钾长石0.4-2.0%；铁粉余量；
其中，所述电解锰中锰含量为99.8%。
2.根据权利要求1所述的焊丝粉体药芯，其特征在于，所述高碳铬铁为FeCr68C。
3.根据权利要求1或2所述的焊丝粉体药芯，其特征在于，所述钼铁为FeMo60。
4.根据权利要求1或2所述的焊丝粉体药芯，其特征在于，所述钒铁为FeV75。
5.根据权利要求1或2所述的焊丝粉体药芯，其特征在于，所述钛铁为FeTi70。
6.根据权利要求1或2所述的焊丝粉体药芯，其特征在于，所述镍粉中镍含量为99.8%。
7.一种药芯焊丝，其特征在于，包括空心焊丝和设在所述空心焊丝内的权利要求1-6任一项所述的焊丝粉体药芯。
8.根据权利要求7所述的药芯焊丝，其特征在于，所述空心焊丝的材质为SPCC钢带。
9.根据权利要求7所述的药芯焊丝，其特征在于，所述焊丝粉体药芯在所述空心焊丝内的填充率为12-18%。
10.根据权利要求7所述的药芯焊丝，其特征在于，所述药芯焊丝的直径为1.0-1.6mm。
11.一种权利要求7-10任一项所述的药芯焊丝的制备方法，其特征在于， 包括以下步骤：
先将钢带轧成U形断面形状，再按照12-18%的填充率将按配方配好的焊丝粉体药芯填加到U形钢带中，轧制并减径成直径1.0-1.6mm的焊丝。
12.一种权利要求7-10任一项所述的药芯焊丝在制造压力容器或造船领域中的应用。
13.一种1400-1600MPa级超高强度钢的焊接工艺，其特征在于，采用权利要求7-10任一项所述的药芯焊丝进行焊接。
14.根据权利要求13所述的焊接工艺，其特征在于，所述焊接采用75-80%Ar+25-20%CO2气保护。
15.根据权利要求13所述的焊接工艺，其特征在于，所述焊接的工艺参数包括以下条件中的至少一种：
电压22-26V；
电流200-240A；
送丝速度：410-510mm/min；
气体流速：15-25L/min；
焊丝伸出导电嘴的距离：19-25mm。
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CN108480875B (zh) * 2018-04-26 2020-02-07 洛阳双瑞特种合金材料有限公司 一种焊丝药粉、药芯焊丝及制备与应用
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