CN1221663A - 一种能焊接高强度钢电焊条配方用料及制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的超高强度钢电焊条的配方,用料及制造方法。配合组合独特、合金元素材料使用特殊,特别是复合合金元素均经二次冶炼化合后制粉使用。微量合金元素和稀土元素的使用产生奇妙功效。本发明将不同组分的合金相、渣相、气相、粘结相、特殊合金相按一定的混合程序与时间混合配比成焊条外皮药料。然后将药料经过焊条涂粉机涂在H08A低碳钢芯上制成焊条,使之能获得超高强度钢比强度和足够的耐热性、韧性、较小的缺口敏感性、高的抗疲劳极限、抗蚀性和良好的工艺性。为零件加工制造,修复降低成本,促进发展,提高经济效益。

Description

一种能焊接高强度钢电焊条 配方、用料及制造方法
本发明涉及一种能焊接高强度钢电焊条配方、用料及制造方法。适宜于焊接美4340钢、40CrMnSiMoVA钢或是34CrNi3MnA钢。如航天、航空、核工业使用的装甲、火箭、弹道、喷气输等零件的焊接，本发明的焊条均能达到理想的焊接效果。
目前，国内高强度钢低合金焊条与本发明的配方、用料完全不一样。而且无法满足上述钢种的技术要求。
本发明的目的在于采用低碳钢为焊芯材料，其合金元素、复合合金元素、微量合金元素、稀土元素均靠药皮中过渡。通过焊接的合金过程，使焊缝熔敷金属合金化，达到能焊接超高强度钢目的。本发明的电焊条为低氢型焊条，控制熔敷金属的夹质物，净化了焊缝，满足超高强度钢焊接后的综合性能要求。
本发明目的是通过以下技术措施来实现的：
a、本发明采用Ho8A钢为焊条总材料。Cr-Ni-Mo合金元素系统，复合合金元素、微量合金元素、稀土元素均从药皮中过渡。起到强化作用。使用了NiCu、NiMn、CuMnNi等复合金属元素，提高了熔敷金属抗裂性能，抗气孔能力，同时也提高焊缝组织强度、韧性和塑性值；使用了稀土和微量元素有效的提取焊缝中的含氢量，降低了非金属夹杂物，使少量夹杂物分布均匀；对渣气保护材料的使用进行精选，控制有害物质含量。使焊条的焊接工艺性优良。
本发明目的在于提供一种将不同组分合金相、渣相、气相、粘结相、特殊合金相按一定的混合程序与时间混合配比制成焊条外皮药料。然后将药料经过焊条涂粉机涂覆在Ho8A低碳钢焊芯，制成不同规格的电焊条，使之能达到焊接美4340钢、40CrMnSiMoVA钢、34CrNi3MaA等超高强度钢零件，并能获得良好的性能。
本发明的超高强度钢电焊条诞生，可节省大量的贵重金属材料、降低了零件生产成本和修复成本。在航天、航空工业、核工业的发展中有广泛的推广使用价值。
b、药料的混料方法为：先将各组分药料按配方要求的重量准确称量后，在置于搅拌机里搅拌均匀。先将非金属药投入搅拌机里干混搅拌1分钟后；将金属药料投入搅拌机里干混搅拌20分钟后；再将粘结剂加入湿混搅拌3分钟。
本发明由两个配方来完成超高强度钢焊接的。
c、之一，其药料配方为(％)
CaCo3     (大理石)    19-22
TiO2-4    (钛白粉)    5-7
CaF2      (萤  石)    6-8
白泥                   3-5
Cr         (  铬  )    31-33
MoV        (钼  钒)    4-7
TiFe       (钛  铁)    7-10
C-60       (碳  60)    2-3
Ta-10W     (钽  钨)    0.1-0.5
CuMnNi       (铜锰镍)    1-3
冰晶                     4-6
Re           (稀  土)    1-2
NiMn         (镍  锰)    10.5-15.7
Ge           (  锗  )    0.005-0.01
之二，其药料配方为(％)
Cr           (  铬  )    25-30
NiMn         (镍  锰)    13-17
Na2CO3     (  碱  )    0.5-1
MoV          (钼  钒)    0.5-1
FePCr        (铁磷铬)    1-2
Nb30W1ZY0.1C (铌钨锆)    0.5-1
Ge           (  锗  )    0.005-0.01
TiO2-2      (金红石)    20-25
TiO2-4      (钛白粉)    2-5
CaCO3       (大理石)    2-4
长石                     9-13
冰晶石                   4-6
粘结剂：硅酸盐为基体加20～30％硼酸盐制成，占干混料20％。
本发明的优点与积极效果是：
本发明的一种超高强度钢电焊条诞生，随着目前科技事业高速发展，在航天、航空工业、核工业上有大量的超高强度钢零件制作如修复需要焊接去完成，充分发挥新材料潜力。本发明的电焊条即可拓宽超高强度钢的焊接领域，又能降低生产成本，提高制作、更换、修复的经济效益。
本发明的电焊条在焊接超高强度钢零件时无需预热，冷焊后即可得到无裂、无剥离、高强度等综合性能。同时还具备焊接工艺简捷、全位置焊接等良好性能。
下面将结合实施例对本发明做进一步描述
本发明以Ho8A低碳钢为焊芯材料，外皮涂覆特殊物质及特殊合金进行过渡。药皮渣系为低氢型，采用了大理石、萤石、钛白粉、白泥等为造渣造气剂，以期达到焊接过程中渣气联合保护作用。在药皮中加入了适量的Cr-Ni-Mo等合金系统，在焊缝熔池中形成高强度合金基体骨架，其合金相组织为臭氏体十弥散复合碳化物。在药皮中加入NiMn复合合金元素进行催化，使熔敷金属在溶化中得到强化反应，使难以反应物质能有效的反应到底。
在药皮中加入了氟化稀土和有机锗提取熔敷金属中的氢，降低了非金属夹杂物，改善了非金属夹杂物的分布，使更加均匀分散。提高了焊缝金属的韧性值，强度可达δb＞150公斤/毫米2，有足够的耐热性、较高的塑性、较小的缺口敏感性、并有高疲劳极限，一定的抗蚀性、良好的工艺性，完全能够满足：
40CrMnSiMoVA或34CrNi3MoA
C0.3-0.4、Mn0.5-0.8、Si0.27-0.37
Cr0.7-1.1、Ni2.75-3.25、Mo0.25-0.4
P≤0.03、S≤0.035
1862N/MM2、HRC≥52、αKVE=59γ
美4340钢
C0.38-0.40、Mn0.6-0.8、Si0.2-0.35
Cr0.7-0.90、Ni1.62-2.00、Mo-0.2-0.3
P≤0.025、S≤0.025
C0.3-0.4
1480N/毫米2、HB435、αKVE=25γ
上述材质的组织成分的焊接要求。
本发明的药料配制方法与制造工艺
本发明使用的复合合金元素，如NiCu、NiMn、MoV、CuMnNi、FePCr等均经二次冶炼化合后制粉使用；使用的合金材料严格控制颗粒度与成分要求；使用的渣气保护材料严格控制杂质含量，选优使用。
本发明在制造中时投料有特别要求：
a、先将非金属药料投入搅拌机里干混搅拌1分钟后；
b、将金属药料投入搅拌机里干混搅拌20分钟后；
c、再将粘结剂加入搅拌机湿混搅拌3分钟。
按上述三条要求将配方中所有药料加入搅拌机里，搅拌均匀后再加入到焊条涂粉机里，压涂出不同规格的起超强度钢电焊条。
配方由下列物质组成(百公斤配比)
之一
CaCo3     (大理石)    19-22
TiO2-4    (钛白粉)    5-7
CaF2      (萤  石)    6-8
白泥                   3-5
Cr         (  铬  )    31-33
MoV          (钼  钒)    4-7
TiFe         (钛  铁)    7-10
C-60         (碳-60)     2-3
Ta-10W       (钽  钨)    0.1-0.5
CuMnNi       (铜锰镍)    1-3
冰晶石                   4-6
Re           (稀  土)    1-2
NiMn         (镍  锰)    10.5-15.7
Ge           (  锗  )    0.005-0.01
之二
Cr           (  铬  )    25-30
NiMn         (镍  锰)    13-17
Na2CO3     (  咸  )    0.5-1
MoV          (钼  钒)    0.5-1
FePCr        (铁磷铬)    1-2
Nb30W1ZY0.1C (铌钨锆)    0.5-1
Ge           (  锗  )    0.005-0.01
TiO2-2      (金红石)    20-25
TiO2-4      (钛白粉)    2-5
CaCO3       (大理石)    2-4
长石                     9-13
冰晶石                   4-6
粘结剂：硅酸盐为基体加20～30％硼酸盐制成，占干混料20％。
上述配方完全可以满足超高强度钢、40CrMnSiMoVA、34CrNi3MoA、美4340钢的综合性能要求，可获得理想效果。

Claims (1)

  1. 一种能焊超高强度钢的电焊条配方、用料及制造方法。本发明能完成焊接美4340钢、40CrMnSiMoVA钢、34CrNi3MnA钢，具有良好的综合性能。本发明的配方组合独特，用料特殊，其焊条配方、用料及制造工艺特征在于：
    a、使用的复合合金药料MoV、NiMn、NiCu、CuMnNi、Ta10W、FePCr、Nb30W1ZY0.1C为二次冶炼化合后制粉使用；
    b、使用的微量合金元素Ge、MoV、NiMn、Ta10W、Nb30W1ZY0.1C产生奇妙功能。
    c、药料的混料方法为：先将非金属药料干混搅拌1分钟后；再将金属药料Cr、NiCu、MoV、CuMnNi、NiMn等投入到搅拌机里干混搅拌20分钟后；再加入湿状硅酸盐基体加20～30％硼酸盐制成的粘结剂搅拌3分钟，搅拌均匀后投入到焊条涂粉机里，压涂出不同规格的本发明的电焊条。
    d、其药料配比(％)
    之一
    CaCo3         (大理石)    19-22
    TiO2-4        (钛白粉)    5-7
    CaF2          (萤  石)    6-8
    白泥                       3-5
    Cr             (  铬  )    31-33
    MoV            (钼  钒)    4-7
    TiFe           (钛  铁)    7-10
    C-60           (碳- 60)    2-3
    Ta-10W         (钽  钨)    0.1-0.5
    CuMnNi         (铜锰镍)    1-3
    冰晶石                     4-6
    Re             (稀  土)    1-2
    NiMn           (镍  锰)    10.5-15.7
    Ge             (  锗  )    0.005-0.01
    之二，其药料配方为(％)
    Cr             (  铬  )    25-30
    NiMn           (镍  锰)    13-17
    Na2CO3       (  碱  )    0.5-1
    MoV            (钼  钒)    0.5-1
    FePCr          (铁磷铬)    1-2
    Nb30W1ZY0.1C   (铌钨锆)    0.5-1
    Ge             (  锗  )    0.005-0.01
    TiO2-2        (金红石)    20-25
    TiO2-4        (钛白粉)    2-5
    CaCO3         (大理石)    2-4
    长石                       9-13
    冰晶石                     4-6
    粘结剂：硅酸盐为基体加20～30％硼酸盐制成，占干混料20％。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1295056C (zh) * 2004-09-15 2007-01-17 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 一种可提高焊接工艺性能的碱性焊条药皮
CN101905389A (zh) * 2010-08-23 2010-12-08 武汉铁锚焊接材料股份有限公司 用于高强度高韧性钢焊接的焊条及其制备和应用
CN102974958A (zh) * 2012-11-23 2013-03-20 武汉铁锚焊接材料股份有限公司 一种热镀锌锅用钢配套焊条

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