CN114769938B - 一种金属药芯焊丝及其制备方法和应用 - Google Patents

一种金属药芯焊丝及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种金属药芯焊丝及其制备方法和应用，属于焊材技术领域。本发明的药芯焊丝含有合适的硅锰元素，起到了很好的脱氧和改善熔敷金属流动性的作用，减少了焊缝金属中的Al2O3等夹杂物的含量，能够有效的焊接高锰高碳的轻质钢并能够得到强度韧性适配的焊接接头。本发明的焊接工艺不需焊前预热和焊后热处理，工艺简单，易于实施，且所形成的焊缝成形美观，并具有良好的强度、塑性和韧性，即综合性能优异。

Description

一种金属药芯焊丝及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及焊材技术领域，尤其涉及一种金属药芯焊丝及其制备方法和应用。
背景技术
随着社会经济的不断发展，能耗过高及环境排放等一系列问题日益严重。其解决方案，一方面是采用清洁能源代替燃油动力，另一方面是通过交通运载装备减重从而减轻油耗与污染，因此，交通运载装备轻量化是节能环保的一个重要举措。为此，Fe-Mn-Al-C系合金钢通过加入轻量化元素Al(一般5％以上)以降低材料密度，同时加入适量Mn、C等奥氏体稳定化元素，成为一种奥氏体轻质钢，是一种应用前景广阔的结构功能一体化钢铁材料。轻质钢在作为轻量化材料使用时，焊接是其主要的连接方法，其中，药芯焊丝因具有熔敷速度快，生产效率高的特点被广泛应用。
中国发明专利CN 109623199A公开了“一种超低温高锰钢用熔化极气体保护焊金属粉芯药芯焊丝”，其钢带化学组分是：0.10～0.20wt％C、3～6wt％Mn、0.01～0.03wt％Si、≤0.001wt％S、≤0.002wt％P，其他为铁及不可避免的杂质；其金属粉芯的化学组分是：20～25wt％电解锰、1～3wt％锰硅合金、3～8wt％镍粉、2～6wt％低碳铬铁、2～4wt％钨粉、0.1～2.0wt％钾长石，余量为铁粉，组分总含量为100％。该发明的钢带外皮中含有较高含量的锰元素，加工过程中的硬化现象比较严重，拉拔过程中容易发生断裂，且生产效率比较低；另外药芯中的稳弧剂、脱渣剂等药粉含量太少，焊接工艺较差，最重要的是无法解决轻质钢中铝过渡到焊缝中形成Al2O3夹杂使性能降低的问题。
中国发明专利CN 110653518A公开了“一种LNG储罐高锰低温钢用无缝药芯焊丝及制备方法”，其包含质量百分数为60～70％的低碳钢带外皮和质量百分数为30～40％药芯，按照质量百分比计，所述药芯包括65～75％电解金属锰、8～14％镍粉、＜1％硅粉、＜1％纯碱、2～8％高碳铬铁、4～8％烧结粉体，其余为铁粉。该发明的焊丝药芯填充率较高，拉拔过程中容易断丝，且需要退火处理加工周期较长，生产效率较低；另外同样无法解决轻质钢中铝过渡到焊缝中形成Al2O3夹杂使性能降低的问题。
综上所述，现有技术中所涉及的焊材，不仅加工工序较长，生产效率较低，而且在焊接轻质钢时，极易在焊缝中形成大量的Al2O3夹杂，使焊缝的性能降低，严重时甚至会使焊接结构直接失效。
发明内容
本发明的目的在于提供一种金属药芯焊丝及其制备方法和应用，本发明提供的金属药芯焊丝用于焊接轻质钢可以避免在焊缝中形成大量的Al2O3夹杂，获得优异综合力学性能的焊接接头。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种金属药芯焊丝，由钢带和填充于所述钢带中的金属粉药芯组成，所述钢带为SPCC冷轧钢带，化学组分按质量百分计为：C:0.06～0.12wt％，Si:≤0.03wt％，Mn:0.25～0.50wt％，P:≤0.005wt％，S:≤0.005wt％，余量为铁；所述金属粉药芯的化学组分按质量百分计为：金属锰60～75wt％，石墨1.0～3.0wt％，硅铁3.5～6.5wt％，金属镍0.25～5.5wt％，钼铁0.25～2.5wt％，金属铬1.3～6.7wt％，钒铁0～1.3wt％，镁粉1.0～2.0wt％，金红石4.7～6.7wt％，大理石0.6～2.5wt％，萤石0.6～2.0wt％，钾长石0.3～1.8wt％，氟化钠0.5～1.6wt％，余量为铁粉。
优选的，所述硅铁中硅的质量含量为72～80％。
优选的，所述钼铁中钼的质量含量为65～75％。
优选的，所述钒铁中钒的质量含量为75～85％。
优选的，所述金属粉药芯的填充率为28～34％。
本发明提供了上述方案所述金属药芯焊丝的制备方法，包括以下步骤：
将金属药粉芯的各组分按质量百分比进行混合，得到金属粉药芯；
将钢带滚卷成U型断面，把金属粉药芯填充入U型金属槽内，钢带再次滚卷以对接O型封口方式进行密封，得到中间焊丝；
将所述中间焊丝进行拉拔减径，得到金属药芯焊丝。
本发明提供了上述方案所述金属药芯焊丝或上述方案所述制备方法制备得到的金属药芯焊丝在奥氏体轻质钢的熔化极气体保护焊中的应用。
优选的，所述熔化极气体保护焊的条件包括：以体积分数计，保护气体采用80％Ar+20％CO2，气体流量为15～20L/min，焊前不预热，层间焊缝温度≤80℃，焊接电流为200～220A，电弧电压为24～26V，焊接速度为35～40cm/min，焊接热输入为8～12kJ/cm。
优选的，以重量百分比计，所述奥氏体轻质钢的化学组成包括：C为0.6～1.0％，Mn为22～25％，Al为5～8％，余量为Fe；所述奥氏体轻质钢的力学性能满足：屈服强度Rp0.2为440～500MPa，抗拉强度Rm为700～850MPa，延伸率A≥40％，-40℃冲击功KV2≥120J；所述奥氏体轻质钢的组织为全奥氏体。
优选的，焊接后所形成的熔敷金属的屈服强度为450～500MPa，抗拉强度为710～790MPa，延伸率为25～40％，-40℃冲击功为75～120J。
本发明提供了一种金属药芯焊丝，由钢带和填充于所述钢带中的金属粉药芯组成，所述钢带为SPCC冷轧钢带，化学组分按质量百分计为：C:0.06～0.12wt％，Si:≤0.03wt％，Mn:0.25～0.50wt％，P:≤0.005wt％，S:≤0.005wt％，余量为铁；所述金属粉药芯的化学组分按质量百分计为：金属锰60～75wt％，石墨1.0～3.0wt％，硅铁3.5～6.5wt％，金属镍0.25～5.5wt％，钼铁0.25～2.5wt％，金属铬1.3～6.7wt％，钒铁0～1.3wt％，镁粉1.0～2.0wt％，金红石4.7～6.7wt％，大理石0.6～2.5wt％，萤石0.6～2.0wt％，钾长石0.3～1.8wt％，氟化钠0.5～1.6wt％，余量为铁粉。
本发明的药芯焊丝含有合适的硅锰元素，起到了很好的脱氧和改善熔敷金属流动性的作用，减少了焊缝金属中的Al2O3等夹杂物的含量，能够有效的焊接高锰高碳的轻质钢并能够得到强度韧性适配的焊接接头。
本发明的药芯焊丝的熔敷金属中包含碳、锰、镍等多种奥氏体稳定化元素，可以获得奥氏体组织，具有良好的塑韧性和低磁性，同时含有钼、铬等合金元素起到固溶强化作用，具有和母材相当的强度。本发明的药芯焊丝包含多种药粉，焊接工艺性优异，飞溅较小、脱渣性优良、焊缝成形美观。
本发明的焊接工艺不需焊前预热和焊后热处理，工艺简单，易于实施，且所形成的焊缝成形美观，并具有良好的强度、塑性和韧性，即综合性能优异。
具体实施方式
本发明提供了一种金属药芯焊丝，由钢带和填充于所述钢带中的金属粉药芯组成，所述钢带为SPCC冷轧钢带，化学组分按质量百分计为：C:0.06～0.12wt％，Si:≤0.03wt％，Mn:0.25～0.50wt％，P:≤0.005wt％，S:≤0.005wt％，余量为铁；所述金属粉药芯的化学组分按质量百分计为：金属锰60～75wt％，石墨1.0～3.0wt％，硅铁3.5～6.5wt％，金属镍0.25～5.5wt％，钼铁0.25～2.5wt％，金属铬1.3～6.7wt％，钒铁0～1.3wt％，镁粉1.0～2.0wt％，金红石4.7～6.7wt％，大理石0.6～2.5wt％，萤石0.6～2.0wt％，钾长石0.3～1.8wt％，氟化钠0.5～1.6wt％，余量为铁粉。
本发明提供的金属药芯焊丝包括钢带；所述钢带为SPCC冷轧钢带，化学组分按质量百分计为：C:0.06～0.12wt％，Si:≤0.03wt％，Mn:0.25～0.50wt％，P:≤0.005wt％，S:≤0.005wt％，余量为铁。
本发明提供的金属药芯焊丝包括金属粉药芯；所述金属粉药芯的化学组分按质量百分计为：金属锰60～75wt％，石墨1.0～3.0wt％，硅铁3.5～6.5wt％，金属镍0.25～5.5wt％，钼铁0.25～2.5wt％，金属铬1.3～6.7wt％，钒铁0～1.3wt％，镁粉1.0～2.0wt％，金红石4.7～6.7wt％，大理石0.6～2.5wt％，萤石0.6～2.0wt％，钾长石0.3～1.8wt％，氟化钠0.5～1.6wt％，余量为铁粉。
在本发明中，所述金属粉药芯包括金属锰60～75wt％，优选为65～70wt％，更优选为67～68wt％。在本发明中，锰为奥氏体稳定化元素，促使熔敷金属在室温和低温下保持奥氏体组织，保证熔敷金属的韧性。本发明的药芯中金属锰含量为60～75％，这主要由轻质钢板的锰元素含量所决定，钢板中的锰含量在22～25％，焊缝金属的锰含量要与钢板相当，避免接头中形成锰元素梯度分布，降低性能，根据该焊丝成分体系的锰的过渡系数，药芯中金属锰加入量在60～75％最佳。如果锰含量过低会形成马氏体，韧性显著降低；锰含量过高，会产生锰元素偏聚或与S、P形成夹杂物，也会减低焊缝的韧性。
在本发明中，所述金属粉药芯包括石墨1.0～3.0wt％，优选为1.5～2.5wt％，更优选为1.8～2.2wt％。在本发明中，C为奥氏体稳定化元素，过渡合适含量的碳元素，保证熔敷金属的强度。本发明药芯中的石墨含量为1.0～3.0％，若含量较低，焊缝的强度将无法满足要求；若含量较高，会在晶界处形成连续分布的大尺寸析出物严重降低韧性，且焊接时会产生较大的飞溅，焊缝成形变差。
在本发明中，所述金属粉药芯包括硅铁3.5～6.5wt％，优选为4.0～6.0wt％，更优选为4.5～5.5wt％。在本发明中，所述硅铁中硅的质量含量优选为72～80％，余量为Fe和不可避免的杂质。在本发明中，过渡硅元素可以提高熔敷金属的流动性，改善焊缝成形，并起到固溶强化作用，同时和锰联合起到脱氧作用，防止母材中过渡的铝元素与氧结合形成Al2O3夹杂而降低焊缝的性能。本发明药芯中的硅铁含量为3.5～6.5％，若含量过低，焊缝金属的粘度过大，焊缝中的夹杂物不能及时排除，无法保证焊缝的纯净度影响强度和韧性，且焊缝的成形很差；若含量过高，会促进碳元素向晶界偏聚形成过多的碳化物，降低韧性。
在本发明中，所述金属粉药芯包括金属镍0.25～5.5wt％，优选为1～5wt％，更优选为2～4wt％。在本发明中，镍为奥氏体稳定化元素，本发明药芯中的镍含量为0.25～5.5％，不仅减少成本而且保证焊缝金属具有较好的低温韧性。
在本发明中，所述金属粉药芯包括钼铁0.25～2.5wt％，优选为0.5～2.0wt％，更优选为1.0～1.5wt％。在本发明中，所述钼铁中钼的质量含量优选为65～75％，余量为Fe和不可避免的杂质。在本发明中，过渡钼元素具有提高基体强度和抗热裂纹敏感性的作用。
在本发明中，所述金属粉药芯包括金属铬1.3～6.7wt％，优选为2～6wt％，更优选为3～5wt％。在本发明中，铬主要起到固溶强化作用，保证焊缝的强度，并一定程度提高焊缝的耐腐蚀性。
在本发明中，所述金属粉药芯包括钒铁0～1.3wt％，优选为0.3～1.0wt％，更优选为0.5～0.7wt％。在本发明中，所述钒铁中钒的质量含量优选为75～85％，余量为Fe和不可避免的杂质。本发明药芯中含有适量的钒铁，主要作用是细化焊缝组织，并形成少量的纳米级的碳化钒提高焊缝的强度。
在本发明中，所述金属粉药芯包括镁粉1.0～2.0wt％，优选为1.2～1.8wt％，更优选为1.4～1.6wt％。在本发明中，镁粉作为强氧化剂，减少金属锰的氧化，提高锰的过渡系数，其脱氧产物为高熔点物质，可以提高熔渣的熔点和粘度，改善焊接工艺性。
在本发明中，所述金属粉药芯包括金红石4.7～6.7wt％，优选为5.0～6.2wt％，更优选为5.5～6.0wt％。在本发明中，所述金红石与钾长石、大理石、萤石同为造渣剂，可以调整熔渣的熔点和粘度，改善脱渣性。
在本发明中，所述金属粉药芯包括大理石0.6～2.5wt％，优选为1.0～2.0wt％，更优选为1.3～1.6wt％。
在本发明中，所述金属粉药芯包括钾长石0.3～1.8wt％，优选为0.5～1.5wt％，更优选为0.8～1.2wt％。
在本发明中，所述金属粉药芯包括氟化钠0.5～1.6wt％，优选为0.8～1.2wt％，更优选为0.9～1.1wt％。在本发明中，氟化钠与钾长石、金红石同为稳弧剂，向电弧中提供K、Na等低电流位元素，改善电弧稳定性，减少飞溅；与萤石共同提供F离子，降低熔敷金属中的H含量。
在本发明中，所述金属粉药芯包括余量的铁粉。本发明所述金属粉药芯还包括不可避免的杂质元素。
本发明药芯焊丝经过优选和限定药芯种类及含量，并经过反复试验探索出优化的焊接工艺焊接以后，获得了如下有益的效果。
本发明的药芯焊丝含有合适的硅锰元素，起到了很好的脱氧和改善熔敷金属流动性的作用，减少了焊缝金属中的Al2O3等夹杂物的含量，能够有效的焊接高锰高碳的轻质钢并能够得到强度韧性适配的焊接接头。
在本发明中，所述金属粉药芯的填充率优选为28～34％，更优选为29～33％，进一步优选为30～32％。
在本发明中，所述金属药芯焊丝的直径优选为1.6mm。
本发明提供了上述方案所述金属药芯焊丝的制备方法，包括以下步骤：
将金属药粉芯的各组分按质量百分比进行混合，得到金属粉药芯；
将钢带滚卷成U型断面，把金属粉药芯填充入U型金属槽内，钢带再次滚卷以对接O型封口方式进行密封，得到中间焊丝；
将所述中间焊丝进行拉拔减径，得到金属药芯焊丝。
本发明将金属药粉芯的各组分按质量百分比进行混合，得到金属粉药芯。混合前，本发明优选将各组分过60目筛。本发明对所述混合的过程没有特殊要求，采用本领域熟知的混合过程即可。完成所述混合后，本发明优选还包括将所得混合物进行烘干，得到金属粉药芯。
得到金属粉药芯后，本发明将钢带滚卷成U型断面，把金属粉药芯填充入U型金属槽内，钢带再次滚卷以对接O型封口方式进行密封，得到中间焊丝。在本发明中，所述钢带优选为市售商品。在本发明中，所述U型金属槽的尺寸优选为0.35*16mm。
得到中间焊丝后，本发明将所述中间焊丝进行拉拔减径，得到金属药芯焊丝。本发明对所述拉拔减径没有特殊要求，采用本领域熟知的过程即可。在本发明的实施例中，所述拉拔减径具体为分别通过直径为4.2mm、3.8mm、3.5mm、3.2mm、2.8mm、2.55mm、2.4mm、2.2mm、2mm、1.6mm的拉丝模，逐道拉拔、减径，最后获得直径为1.6mm的药芯焊丝。
本发明提供了上述方案所述金属药芯焊丝或上述方案所述制备方法制备得到的金属药芯焊丝在奥氏体轻质钢的熔化极气体保护焊中的应用。
在本发明中，奥氏体轻质钢的化学组成优选包括：C为0.6～1.0％，Mn为22～25％，Al为5～8％，所述奥氏体轻质钢的力学性能优选满足：屈服强度Rp0.2为440～500MPa，抗拉强度Rm为700～850MPa，延伸率A≥40％，-40℃冲击功KV2≥120J；组织为全奥氏体。
在本发明中，所述熔化极气体保护焊的条件优选包括：以体积分数计，保护气体采用80％Ar+20％CO2，气体流量为15～20L/min，焊前不预热，层间焊缝温度≤80℃，焊接电流为200～220A，电弧电压为24～26V，焊接速度为35～40cm/min，焊接热输入为8～12kJ/cm。
在本发明中，焊接后所形成的熔敷金属的屈服强度为450～500MPa，抗拉强度为710～790MPa，延伸率为25～40％，-40℃冲击功为75～120J。
下面结合实施例对本发明提供的金属药芯焊丝及其制备方法和应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
以下实施例和对比例中所用硅铁中硅的质量含量为72～80％；钼铁中钼的质量含量为65～75％；钒铁中钒的质量含量为75～85％。
实施例1
金属药芯焊丝包括SPCC冷轧钢带和药芯，药芯填充于钢带中，药芯成分按以下质量进行配制:金属锰65％，石墨1.8％，硅铁4.5％，金属镍2.0％，钼铁1.6％，金属铬3.0％，镁粉1.3％，金红石4.6％，大理石1.6％，萤石0.6％，钾长石0.8％，氟化钠0.8％，钒铁0.7％，余量为铁粉；所有粉末过60目筛；将所取各种粉末置入混粉机内，混合30分钟，然后把混合粉末加入U形的0.35*16mm的SPCC冷轧钢带槽中，填充率为32％，再将U形槽合口，使药粉包裹其中，接着使其分别通过直径为4.2mm、3.8mm、3.5mm、3.2mm、2.8mm、2.55mm、2.4mm、2.2mm、2mm、1.6mm的拉丝模，逐道拉拔、减径，最后获得直径为1.6mm的药芯焊丝。
实施例2
金属粉芯焊丝包括SPCC冷轧钢带和药芯，药芯填充于钢带中，药芯成分按以下质量进行配制:金属锰60％，石墨1.2％，硅铁5.6％，金属镍2.0％，钼铁0.8％，金属铬6.6％，镁粉1.6％，金红石4.6％，大理石1.3％，萤石1.6％，钾长石1.3％，氟化钠0.6％，钒铁0.3％，余量为铁粉；所有粉末过60目筛；将所取各种粉末置入混粉机内，混合30分钟，然后把混合粉末加入U形的0.35*16mm的SPCC冷轧钢带槽中，填充率为30.5％，再将U形槽合口，使药粉包裹其中。接着使其分别通过直径为4.2mm、3.8mm、3.5mm、3.2mm、2.8mm、2.55mm、2.4mm、2.2mm、2mm、1.6mm的拉丝模，逐道拉拔、减径，最后获得直径为1.6mm的药芯焊丝。
实施例3
金属粉芯焊丝包括SPCC冷轧钢带和药芯，药芯填充于钢带中，药芯成分按以下质量进行配制:金属锰60％，石墨1.5％，硅铁4.6％，金属镍4.3％，钼铁1.0％，金属铬2.0％，镁粉1.0％，金红石5.2％，大理石0.6％，萤石1.0％，钾长石1.2％，氟化钠1.5％，钒铁0.2％，余量为铁粉；所有粉末过60目筛；将所取各种粉末置入混粉机内，混合30分钟，然后把混合粉末加入U形的0.35*16mm的SPCC冷轧钢带槽中，填充率为29.5％，再将U形槽合口，使药粉包裹其中。接着使其分别通过直径为4.2mm、3.8mm、3.5mm、3.2mm、2.8mm、2.55mm、2.4mm、2.2mm、2mm、1.6mm的拉丝模，逐道拉拔、减径，最后获得直径为1.6mm的药芯焊丝。
对比例1
金属粉芯焊丝包括SPCC冷轧钢带和药芯，药芯填充于钢带中，药芯成分按以下质量进行配制:金属锰70％，石墨1.6％，硅铁1.0％，金属镍3.5％，钼铁2.0％，金属铬2.0％，镁粉1.0％，金红石3.0％，大理石0.5％，萤石0.2％，钒铁0.2％，余量为铁粉；所有粉末过60目筛；将所取各种粉末置入混粉机内，混合30分钟，然后把混合粉末加入U形的0.35*16mm的SPCC冷轧钢带槽中，填充率为30％。再将U形槽合口，使药粉包裹其中，接着使其分别通过直径为4.2mm、3.8mm、3.5mm、3.2mm、2.8mm、2.55mm、2.4mm、2.2mm、2mm、1.6mm的拉丝模，逐道拉拔、减径，最后获得直径为1.6mm的药芯焊丝。
将实施例1～3及对比例1的药芯焊丝用于焊接20mm厚奥氏体轻质钢，所述奥氏体轻质钢的化学组分以重量百分数计包括：C为0.75％，Mn为25.5％，Al为7.3％，力学性能是：Rp0.2为475MPa，Rm为815MPa，A为43％，-40℃KV2为123J。
焊接工艺参数为：保护气体采用80％Ar+20％CO2，气体流量为15～20L/min，焊前不预热，层间焊缝温度≤80℃，焊接电流为200～220A，电弧电压为24～26V，焊接速度为35～40cm/min，焊接热输入为8～12kJ/cm。
上述实施例和对比例经焊后24h后经超声波检测，实施例熔敷金属未发现裂纹、夹杂、气孔等缺陷，对比例1熔敷金属中发现存在夹杂和裂纹缺陷，从焊缝金属中取样，检测其拉伸性能和-40℃冲击性能，结果如表1所示(为减少误差，为3个平行试样取平均值)。
表1实施例1～3及对比例1熔覆金属的性能
Figure BDA0003611642670000091
由表1可知，对比例1中的硅铁含量低于本发明范围，脱氧性和流动性不足，导致熔敷金属产生大量Al2O3夹杂，使强度和塑韧性严重降低；焊接热输入高于本发明范围，导致熔敷金属形成裂纹；药芯中的稳弧剂、造渣剂的种类和含量均低于本发明，导致焊接过程中电弧不稳定，飞溅大，焊缝成形差。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种金属药芯焊丝，其特征在于，由钢带和填充于所述钢带中的金属粉药芯组成，所述钢带为SPCC冷轧钢带，化学组分按质量百分计为：C:0.06~0.12wt%，Si:≤0.03wt%，Mn:0.25~0.50wt%，P:≤0.005wt%，S:≤0.005wt%，余量为铁；所述金属粉药芯的化学组分按质量百分计为：金属锰60~75wt%，石墨1.0~3.0wt%，硅铁3.5~6.5wt%，金属镍0.25~5.5wt%，钼铁0.25~2.5wt%，金属铬1.3~6.7wt%，钒铁0~1.3wt%，镁粉1.0~2.0wt%，金红石4.7~6.7wt%，大理石0.6~2.5wt%，萤石0.6~2.0wt%，钾长石0.3~1.8wt%，氟化钠0.5~1.6wt%，余量为铁粉。
2.根据权利要求1所述的金属药芯焊丝，其特征在于，所述硅铁中硅的质量含量为72~80%。
3.根据权利要求1所述的金属药芯焊丝，其特征在于，所述钼铁中钼的质量含量为65~75%。
4.根据权利要求1所述的金属药芯焊丝，其特征在于，所述钒铁中钒的质量含量为75~85%。
5.根据权利要求1所述的金属药芯焊丝，其特征在于，所述金属粉药芯的填充率为28~34%。
6.权利要求1~5任一项所述金属药芯焊丝的制备方法，包括以下步骤：
将金属药粉芯的各组分按质量百分比进行混合，得到金属粉药芯；
将钢带滚卷成U型断面，把金属粉药芯填充入U型金属槽内，钢带再次滚卷以对接O型封口方式进行密封，得到中间焊丝；
将所述中间焊丝进行拉拔减径，得到金属药芯焊丝。
7.权利要求1~5任一项所述金属药芯焊丝或权利要求6所述制备方法制备得到的金属药芯焊丝在奥氏体轻质钢的熔化极气体保护焊中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述熔化极气体保护焊的条件包括：以体积分数计，保护气体采用80%Ar+20%CO2，气体流量为15~20L/min，焊前不预热，层间焊缝温度≤80℃，焊接电流为200~220A，电弧电压为24~26V，焊接速度为35~40cm/min，焊接热输入为8~12kJ/cm。
9.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，以重量百分比计，所述奥氏体轻质钢的化学组成包括：C为0.6~1.0%，Mn为22~25%，Al为5~8%，余量为Fe；所述奥氏体轻质钢的力学性能满足：屈服强度Rp0.2为440~500MPa，抗拉强度Rm为700~850MPa，延伸率A≥40%，-40℃冲击功KV2≥120J；所述奥氏体轻质钢的组织为全奥氏体。
10.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，焊接后所形成的熔敷金属的屈服强度为450~500MPa，抗拉强度为710~790MPa，延伸率为25~40%，-40℃冲击功为75~120J。
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Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1447667A (en) * 1972-11-13 1976-08-25 Tsukishima Kikai Co Flux-cored wire for electrogas arc welding
RU2074078C1 (ru) * 1993-06-29 1997-02-27 Виктор Михайлович Кирьяков Шихта порошковой проволоки
CN101870045A (zh) * 2009-04-22 2010-10-27 株式会社神户制钢所 药芯焊丝
CN102896437A (zh) * 2012-10-16 2013-01-30 首钢总公司 一种高锰钢铸钢辙叉及钢轨堆焊修复用药芯焊丝
WO2015083878A1 (ko) * 2013-12-06 2015-06-11 주식회사 포스코 극저온 충격 인성이 우수한 고강도 용접이음부 및 이를 위한 플럭스 코어드 아크 용접용 와이어
CN109623199A (zh) * 2019-01-04 2019-04-16 南京钢铁股份有限公司 一种超低温高锰钢用熔化极气体保护焊金属粉芯药芯焊丝
CN109746549A (zh) * 2019-03-20 2019-05-14 昆明理工大学 一种高强轻质钢材焊接工艺
CN109746550A (zh) * 2019-03-20 2019-05-14 昆明理工大学 一种高强度低密度钢材焊接工艺
CN110653518A (zh) * 2019-10-29 2020-01-07 洛阳双瑞特种合金材料有限公司 一种lng储罐高锰低温钢用无缝药芯焊丝及制备方法
CN111761253A (zh) * 2020-06-22 2020-10-13 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 全位置焊接奥氏体超低温钢用无缝药芯焊丝及其制备方法
CN112894198A (zh) * 2021-01-20 2021-06-04 浙江鸿途焊接科技有限公司 一种用于超低温高锰钢的自保护药芯焊丝

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111266761B (zh) * 2020-02-18 2020-12-11 哈尔滨焊接研究院有限公司 一种低镍含氮奥氏体不锈钢药芯焊丝及其制备方法
US11420296B2 (en) * 2020-09-17 2022-08-23 Te-Fu FANG Welding filler wire for fusion welding precipitation-hardened austenitic Fe—Mn—Al—C alloys

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1447667A (en) * 1972-11-13 1976-08-25 Tsukishima Kikai Co Flux-cored wire for electrogas arc welding
RU2074078C1 (ru) * 1993-06-29 1997-02-27 Виктор Михайлович Кирьяков Шихта порошковой проволоки
CN101870045A (zh) * 2009-04-22 2010-10-27 株式会社神户制钢所 药芯焊丝
CN102896437A (zh) * 2012-10-16 2013-01-30 首钢总公司 一种高锰钢铸钢辙叉及钢轨堆焊修复用药芯焊丝
WO2015083878A1 (ko) * 2013-12-06 2015-06-11 주식회사 포스코 극저온 충격 인성이 우수한 고강도 용접이음부 및 이를 위한 플럭스 코어드 아크 용접용 와이어
CN109623199A (zh) * 2019-01-04 2019-04-16 南京钢铁股份有限公司 一种超低温高锰钢用熔化极气体保护焊金属粉芯药芯焊丝
CN109746549A (zh) * 2019-03-20 2019-05-14 昆明理工大学 一种高强轻质钢材焊接工艺
CN109746550A (zh) * 2019-03-20 2019-05-14 昆明理工大学 一种高强度低密度钢材焊接工艺
CN110653518A (zh) * 2019-10-29 2020-01-07 洛阳双瑞特种合金材料有限公司 一种lng储罐高锰低温钢用无缝药芯焊丝及制备方法
CN111761253A (zh) * 2020-06-22 2020-10-13 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 全位置焊接奥氏体超低温钢用无缝药芯焊丝及其制备方法
CN112894198A (zh) * 2021-01-20 2021-06-04 浙江鸿途焊接科技有限公司 一种用于超低温高锰钢的自保护药芯焊丝

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Fe-Mn-AI-C低密度钢的MIG焊焊接性及其工艺影响;刘锦;中国优秀硕士论文(第01期);第14-15页 *
Fe-Mn-Al-C系低密度钢焊接性能研究;胡士廉;马良超;马冰;田雨江;韦航标;周红凯;;兵器材料科学与工程(第04期);第1-4页 *

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