CN114905120A - 一种提高焊丝焊接性能的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高焊丝焊接性能的方法，在气体保护焊接作业时除正常的采用焊丝进行焊接外，从外界另外引入高纯稀土丝进行一并熔融焊接，保证焊接熔池5‑50ppmm的稀土元素含量，从而发挥稀土改进焊缝低温冲击韧性的作用。通过本发明的方法使得焊缝熔敷金属低温冲击韧性得到明显提升，较未加稀土焊丝低温冲击韧性提升30％以上。
Description
技术领域
本发明涉及一种提高焊丝焊接性能的方法。
背景技术
随着工业的蓬勃发展，对于钢铁材料的要求也逐渐提升，传统普通碳素钢难以满足需求。从20世纪30年代开始，低合金高强钢开始出现，当时是指一些通过添加少量合金元素，使钢材屈服强度达到280MPa以上的钢种。50年代开始，科学家们开始研究合金在钢中的应用，显著提高了钢材各方面的性能。随后，结合TMCP控轧控冷技术并优化热处理工艺，微合金化技术及相关理论逐渐成熟，大量具有高强度、高性能的微合金钢不断的开发并投入工程应用。目前，工程机械、建筑构件的大型化和高层化以及海洋工程的深海化发展，对钢铁材料的强度、韧性等提出了更高的要求，同时要具有良好的焊接性能。为了满足社会经济发展对于钢铁材料的需求，需要一种提高合金钢的焊接性能的焊接材料。
评定焊缝金属的力学性能指标主要包括拉伸强度和冲击韧性两个方面，在焊接工艺和焊缝成分确定的前提下，焊缝金属的拉伸强度比较稳定，而冲击韧性确存在离散波动性大、部分冲击吸收功低于实际工程所需的最低标准等问题。
如何提高焊缝的冲击韧性尤其是低温冲击韧性，是急需解决的问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种提高焊丝焊接性能的方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明一种提高焊丝焊接性能的方法，在气体保护焊接作业时除正常的采用焊丝进行焊接外，从外界另外引入高纯稀土丝进行一并熔融焊接，保证焊接熔池5-50ppmm的稀土元素含量，从而发挥稀土改进焊缝低温冲击韧性的作用。
进一步的，所述高纯稀土丝的化学成分以质量百分比计算包括：La：90-95％,5＜Al+Ba+Ca＜10％,其余为不可避免的杂质。
进一步的，采用并联双丝焊接法，将气保焊丝与高纯稀土丝并联于一台电源进行焊接。
进一步的，气保焊丝的焊接电压为27.4V，焊接电流为380A，送丝速度为14.7m/min，焊接速度为1.2m/min。
进一步的，稀土丝的焊接电压为16.9V，焊接电流为240A，送丝速度为8.5m/min，焊接速度为1.2m/min。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
通过本发明的方法使得焊缝熔敷金属低温冲击韧性得到明显提升，较未加稀土焊丝低温冲击韧性提升30％以上。
附图说明
下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
图1为并联双丝焊接示意图；
图2为焊缝稀土夹杂物能谱分析；
图3为焊缝针状铁素体照片；
附图标记说明：1.焊丝；2.焊嘴；3.焊接电源；4.保护气体。
具体实施方式
添加稀土元素会在晶界处与位错处偏聚，对晶界产生拖曳与钉扎作用，产生晶界强化与位错强化。在焊接能量输入的过程中，钉扎作用会使热影响区的粗晶热影响区的晶粒异常长大倾向减弱，从而获得较好的综合力学性能。对粗晶热影响区晶粒尺寸的相对稳定起到至关重要的作用。
细小含RE复合氧化物作为针状铁素体的形核核心，可促使针状铁素体在焊接热影响区内的形成，从而明显改善焊接热影响区的韧性，可改善试验钢母材和焊接热影响区的低温韧性。
这些含RE复合氧化物促进形成针状铁素体，从而抑制了先共析铁素体的形成，形成针状铁素体的温度较低，因此其位错密度较高，这些高密度位错的运动和重新排布进一步促使针状铁素体内部亚结构形成，可进一步阻碍裂纹的扩展，从而使针状铁素体在低温下具有较高的韧性，大量针状铁素体的存在明显有利于焊接影响区韧性的改善。
本发明的创新关键点是在气体保护焊接作业时除正常的采用焊丝进行焊接外，从外界另外引入高纯稀土丝进行一并熔融焊接，保证焊接熔池5-50ppmm的稀土元素含量，从而发挥稀土改进焊缝低温冲击韧性的作用。
稀土丝化学成分：高镧混合稀土金属(其化学组成<重量％>)为La：90-95％,5＜Al+Ba+Ca＜10％,其余为不可避免的杂质。
采用并联双丝焊接法，将气保焊丝与高纯稀土丝并联于一台电源进行焊接。气保焊丝的焊接电压为27.4V，焊接电流为380A，送丝速度为14.7m/min，焊接速度为1.2m/min，稀土丝的焊接电压为16.9V，焊接电流为240A，送丝速度为8.5m/min，焊接速度为1.2m/min。
采用该发明方法，焊缝处检测稀土含量为9ppm，添加稀土元素会在晶界处与位错处偏聚，对晶界产生拖曳与钉扎作用，产生晶界强化与位错强化。在焊接能量输入的过程中，钉扎作用会使热影响区的粗晶热影响区的晶粒异常长大倾向减弱，从而获得较好的综合力学性能。对粗晶热影响区晶粒尺寸的相对稳定起到至关重要的作用。
细小含RE复合氧化物作为针状铁素体的形核核心，可促使针状铁素体在焊接热影响区内的形成，从而明显改善焊接热影响区的韧性，可改善试验钢母材和焊接热影响区的低温韧性。
实施例1未添加稀土，实施例2为稀土焊缝处理后其低温冲击韧性如下：
表1焊缝冲击检测结果
通过焊接性能比对，表明稀土微合金化后的焊缝熔敷金属低温冲击韧性得到明显提升，较未加稀土焊丝低温冲击韧性提升30％以上。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (5)
1.一种提高焊丝焊接性能的方法，其特征在于，在气体保护焊接作业时除正常的采用焊丝进行焊接外，从外界另外引入高纯稀土丝进行一并熔融焊接，保证焊接熔池5-50ppmm的稀土元素含量，从而发挥稀土改进焊缝低温冲击韧性的作用。
2.根据权利要求1所述的提高焊丝焊接性能的方法，其特征在于，所述高纯稀土丝的化学成分以质量百分比计算包括：La：90-95％,5＜Al+Ba+Ca＜10％,其余为不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的提高焊丝焊接性能的方法，其特征在于，采用并联双丝焊接法，将气保焊丝与高纯稀土丝并联于一台电源进行焊接。
4.根据权利要求3所述的提高焊丝焊接性能的方法，其特征在于，气保焊丝的焊接电压为27.4V，焊接电流为380A，送丝速度为14.7m/min，焊接速度为1.2m/min。
5.根据权利要求3所述的提高焊丝焊接性能的方法，其特征在于，稀土丝的焊接电压为16.9V，焊接电流为240A，送丝速度为8.5m/min，焊接速度为1.2m/min。
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