CN1840728A - 低合金钢焊接金属以及粉芯焊丝 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种低温钢焊接金属和用于提供该焊接金属的粉芯焊丝，当通过进行低温钢的气体保护电弧焊而组装部件时，所述焊接金属的韧性获得改善。所述焊接金属包含C：0.04～0.08质量％、Si：0.20～0.50质量％、Mn：0.80～1.70质量％、Ti：0.030～0.080质量％、Ni：0.30～3.00质量％、Mo：0.01～0.20质量％、B：0.0020～0.0070质量％、O：0.040～0.070质量％、Al：0.01质量％或更少以及其余为Fe和不可避免的杂质。满足下列公式：([C]×[Mn]×[Ti])/([Si]×[O])＝0.20～0.60，其中[C]、[Mn]、[Ti]、[Si]和[O]分别表示C、Mn、Ti、Si和O的含量。

Description

低合金钢焊接金属以及粉芯焊丝
技术领域
本发明涉及一种通过使用粉芯焊丝的气体保护电弧焊形成并且拉伸强度约为490～670MPa的低合金钢焊接金属，以及涉及一种用于提供所述低合金钢焊接金属的粉芯焊丝。更具体而言，本发明涉及具有良好低温韧性的低合金钢焊接金属，以及用于提供所述低合金钢焊接金属的粉芯焊丝。
背景技术
近年来，能源开发已经进入到更冷的陆地和海上区域，而这些地方的部件要使用适用于低温的钢进行制造。然而，除现有技术中对正常低温韧性的要求之外，在寒冷的陆地和海上区域的这些部件的设计还要考虑它们运转的陆地和海上区域的气候条件，因此需要韧性更高的钢。此外，为了在无需技巧的情况下获得高效率的焊接，对于将粉芯焊丝应用于这种低温钢焊接中的需求也已增大。
在这样一种背景下，例如，JP-A-263283/2000公开了一种通过控制焊接金属的化学成分和固溶体Ti含量以改善在低温下的焊接金属韧性的技术。上面提到的专利文献中公开的已知技术集中于：针状铁素体在原始奥氏体晶粒中的形成。
尽管在上述现有技术中，抑制了针状铁素体在原始奥氏体晶粒中的形成以改善韧性，但是在原始奥氏体晶界上的现象就根本没有考虑。因此，当焊接低温钢时，焊接金属的韧性是不够的。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而取得的，并且本发明目的是通过对用于低温的钢进行气体保护电弧焊而在组装部件时提供一种韧性改善的低温钢焊接金属，以及用于提供该焊接金属的粉芯焊丝。
在本发明的一个方面中，提供了通过使用粉芯焊丝的气体保护电弧焊所获得的具有良好低温韧性的焊接金属，所述粉芯焊丝包括钢制外皮和填充到该钢制外皮中的焊剂。这种焊接金属包括C：0.04～0.08质量％、Si：0.20～0.50质量％、Mn：0.80～1.70质量％、Ti：0.030～0.080质量％、Ni：0.30～3.00质量％、Mo：0.01～0.20质量％、B：0.0020～0.0070质量％、O：0.040～0.070质量％、Al：0.01质量％或更少以及其余为Fe和不可避免的杂质。满足下列公式：([C]×[Mn]×[Ti])/([Si]×[O])＝0.20～0.60，其中[C]、[Mn]、[Ti]、[Si]和[O]分别表示C、Mn、Ti、Si和O的含量。
优选地，在低合金钢焊接金属中，侧板条铁素体(ferrite side plates)在柱状组织中的体积比可以为20质量％或更低。
在本发明的另一方面中，所述粉芯焊丝包含钢制外皮以及填充到该钢制外皮中的焊剂，并且可以通过在下列组成极限内的至少一种母材上进行气体保护电弧焊提供上述焊接金属。所述母材的组成包括C：0.03～0.15质量％、Si：0.10～0.50质量％、Mn：0.80～1.80质量％、P：0.02质量％或更少、S：0.02质量％或更少、Ni：0.01～3.00质量％、Cr：0.2质量％或更少、Mo：0.2质量％或更少、Ti：0.08质量％或更少、Al：0.05质量％或更少、B：0.005质量％或更少以及其余为Fe和不可避免的杂质。
在这种情况下，对于体现本发明的粉芯焊丝的金属粉芯焊丝而言，基于整条焊丝的总质量计，该焊丝包括Fe：92.0～98.5质量％、C：0.03～0.09质量％、Mn：1.0～2.5质量％、Si：0.20～0.60质量％、Ti：0.05～0.30质量％(以Ti计算，其相当于在Ti合金和Ti氧化物中的Ti含量)、B：0.003～0.012质量％、Ni：0.3～3.0质量％、Mo：0.01～0.20质量％和Al：0.05质量％或更少。
备选地，对于体现本发明粉芯焊丝的用于船形焊(flat and horizontalfillet welding)的粉芯焊丝而言，基于整条焊丝的总质量计，该焊丝包括Fe：87～95质量％、Ti：1.0～2.6质量％(以Ti计算，其相当于在Ti合金和Ti氧化物中的Ti含量)、C：0.03～0.09质量％、Mn：1.0～2.5质量％、Si：0.20～0.60质量％、B：0.003～0.012质量％、Ni：0.3～3.0质量％、Mo：0.01～0.20质量％和Al：0.05质量％或更少。
备选地，对于体现本发明粉芯焊丝的用于全位置焊接的二氧化钛系粉芯焊丝而言，基于整条焊丝的总质量计，该焊丝包括Fe：85～93质量％、Ti：2.4～3.6质量％(以Ti计算，其相当于在Ti合金和Ti氧化物中的Ti含量)、C：0.03～0.09质量％、Mn：1.0～2.5质量％、Si：0.20～0.60质量％、B：0.003～0.012质量％、Ni：0.3～3.0质量％、Mo：0.01～0.20质量％和Al：0.05质量％或更少。
根据本发明，焊接金属的组成按如上所述设定，并且要满足下列公式：([C]×[Mn]×[Ti])/([Si]×[O])＝0.20～0.60。这样就可以防止在焊接金属的柱状组织中的原始奥氏体晶界上出现侧板条铁素体，从而获得传统的焊接金属所不能获得的良好的低温韧性。此外，粉芯焊丝的合适组成可以提供具有良好低温韧性的上述焊接金属。因此，根据本发明，可以进一步提高在低温下使用的部件的稳定性。
具体实施方式
现在，将参考附图中所说明的本发明的示范性实施方案进行描述。
(1)焊接金属
首先，下面将详细描述限制本发明焊接金属组成的理由。
″C(碳)″
合适量的碳由于稳定了渗碳体，因而具有稳定韧性的作用。如果C含量在焊接金属中低于0.04质量％，则韧性的稳定作用变小。如果C含量大于0.08质量％，则耐热裂性将降低。因此，C含量优选在0.05～0.07质量％的范围内。
″Si(硅)″
硅起着脱氧剂的作用，同时又影响微观结构。如果Si的含量大，则从原始奥氏体晶界上出现高比例的侧板条铁素体，从而导致韧性降低。如果在焊接金属中的Si含量低于0.20质量％，则可能由于不充足的脱氧作用出现气孔。如果Si含量高于0.50质量％，则不能抑制在上述原始奥氏体晶界上出现侧板条铁素体，从而导致焊接金属的韧性降低。因此，Si含量优选在0.25～0.45质量％的范围内。
″Mn(锰)″
锰起着脱氧剂的作用，同时又影响焊接金属的强度和韧性。如果在焊接金属中Mn含量低于0.80质量％，则焊接金属的强度不够，并且它的韧性降低。如果Mn含量高于1.70质量％，则金属的强度和它的淬硬性变得过度，导致韧性降低。因此，Mn含量优选在0.90～1.60质量％的范围内。
″Ti(钛)″
钛在焊接金属中作为氧化物或固溶体存在。氧化物形式的Ti元素充当原始奥氏体晶界上的针状铁素体的晶核，有助于改善焊接金属的韧性。也就是说，在原始奥氏体晶界上，针状铁素体利用作为它的晶核的Ti氧化物形成。针状铁素体具有有助于结构小型化以改善其韧性的作用。如果在焊接金属中的Ti含量低于0.30质量％，则晶核不能充分形成，因此铁素体变粗导致焊接金属的韧性降低。相反，如果Ti含量高于0.080质量％，则固溶体Ti的量过高，因而焊接金属的强度过高，同时它的韧性降低。因此，Ti含量优选在0.040～0.070质量％的范围内。
″Ni(镍)″
镍具有使脆性断裂的转变温度转变到更低温度的作用，由此而改善了焊接金属的韧性。然而，过量加入Ni，容易在焊接金属中引起热裂(固化裂纹)。如果焊接金属中Ni含量低于0.30质量％，则焊接金属的韧性不会改善那么多。相反，如果Ni含量高于3.00质量％，则耐热裂性降低。因此，Ni含量优选在0.35～2.80质量％的范围内。
″Mo(钼)″
为了确保焊接金属的强度，钼以0.01质量％或更多的量加入。过量加入Mo会使脆性断裂的转变温度转移到更高温度，从而导致焊接金属的韧性降低。焊接金属中0.20质量％或更低的Mo含量几乎不影响焊接金属的韧性降低。因此，Mo含量优选在0.01～0.15质量％的范围内。
″B(硼)″
硼具有防止由于铁素体偏析进入原始奥氏体晶界而出现晶界铁素体的作用，因而改善焊接金属的韧性。过量加入B，容易在焊接金属中引起热裂(固化裂纹)。如果焊接金属中B含量低于0.0020质量％，则焊接金属的韧性不会改善那么多。相反，如果B含量高于0.0070质量％，则焊接金属的耐热裂性降低。因此，B含量优选在0.0025～0.0060质量％的范围内。
″O(氧)″
假定在焊接金属中的大部分氧以氧化物的形式存在。增加O含量降低了在冲击试验中焊接金属的上架能量(upper shelf energy)。因此，为了在焊接金属中获得更高韧性，重要的是将O含量降低到更低的水平。在粉芯焊丝中将O含量降低到更低水平显著地降低了焊接的加工性能(这导致溅出物增加、降低了全位置焊接的可焊接性能，等等)，这是不实用的。在本发明中，已经发现，在焊接金属中的O含量为0.040～0.070质量％可以确保在低温下焊接金属的韧性。也就是说，如果在焊接金属中O含量低于0.040质量％，则焊接的加工性能显著降低。相反，如果O含量高于0.070质量％，则上架能量降低，导致韧性降低。因此，O含量优选在0.040～0.060质量％的范围内。
″Al(铝)″
铝以氧化物形式存在于焊接金属中，以防止由在原始奥氏体晶界中的Ti氧化物导致的针状铁素体晶核的形成。在焊接金属中，如果Al含量为0.01质量％或更低，则针状铁素体晶核的形成降低。优选地，Al含量为0.008质量％或更低。
″([C]×[Mn]×[Ti])/([Si]×[O])″
注意，为了确保低温韧性，尽管在低温下的焊接金属的韧性可以通过将上述每一种元素的组成限制在某种程度上来获得，但是申请人发现([C]×[Mn]×[Ti])/([Si]×[O])在0.20～0.60的范围内可以获得足够的低温韧性。([C]×[Mn]×[Ti])/([Si]×[O])低于0.20会导致淬硬性和上架能量的降低，并且增加侧板条铁素体的比例，因此导致焊接金属的韧性降低。如果([C]×[Mn]×[Ti])/([Si]×[O])高于0.60，会由于过度的淬硬性而降低焊接金属的韧性。作为微观结构的观察结果，具有良好低温韧性的焊接金属的柱状组织中的侧板条铁素体的体积比为20体积％或更小，并且优选16体积％或更小。
由晶界成核引起的改进结构成长为晶粒，从而形成侧板条铁素体。通过控制存在于晶粒中的氧化物基夹杂物的出现以及由该氧化物基夹杂物成核所引起的在晶粒中的改进结构的出现，可以使这种生长停止。据认为，上述参数设定在0.20～0.60的范围之内可以适当地调节晶粒中的氧化物基夹杂物和晶粒中的改进结构。
″焊接金属的余量″
焊接金属的余量是Fe和不可避免的杂质。不可避免的杂质包括，例如，P、S、Cu、Cr、V、Nb、Zr、Co和Sn。优选地，P降低到0.02质量％或更少、S降低到0.02质量％或更少、Cu降低到0.3质量％或更少(当钢制外皮应用镀Cu时，包括部分受到镀Cu时)、Cr降低到0.1质量％或更少、V降低到0.05质量％或更少、Nb降低到0.05质量％或更少、Zr降低到0.01质量％或更少、Co降低到0.01质量％或更少、或Sn降低到0.02质量％或更少。
(2)粉芯焊丝
满足下列范围的金属粉芯焊丝、用于船形焊的粉芯焊丝以及用于全位置焊接的粉芯焊丝都可以加以应用，因为它们充分地满足焊接金属所必需的力学性质和焊接可用性。
″C(碳)″
为了在焊接金属中获得0.04～0.08质量％的C含量，基于粉芯焊丝的总质量计，粉芯焊丝的C含量设定在0.03～0.09质量％范围之内，并且优选在0.04～0.08质量％范围之内。注意，碳源包括，例如，石墨、Fe-Mn、Fe-Si以及加入钢制外皮中的C的添加物，并且碳源可以用来加入来自焊剂和钢制外皮中的任何一种的C。
″Si(硅)″
为了在焊接金属中获得0.20～0.50质量％的Si含量，以粉芯焊丝的总质量为基础计，粉芯焊丝的Si含量设定在0.20～0.60质量％的范围之内，并且优选在0.25～0.55质量％的范围之内。注意，包括，例如，Fe-Si、Si-Mn、以及加入钢制外皮中的Si的添加物，并且硅源可以用来加入来自焊剂和钢制外皮中的任何一种的Si。
″Mn(锰)″
为了在焊接金属中获得0.80～1.70质量％的Mn含量，以粉芯焊丝的总质量为基础计，粉芯焊丝的Mn含量设定在1.0～2.50质量％的范围之内，并且优选在1.1～2.4质量％的范围之内。注意，锰源包括，例如，金属Mn、Fe-Mn、Si-Mn以及加入钢制外皮中的Mn的添加物，并且锰源可以用来加入来自焊剂和钢制外皮中的任何一种的Mn。
″Ti(钛)″
为了在焊接金属中获得0.030～0.080质量％的Ti含量，粉芯焊丝的Ti含量(包含在Ti合金和Ti氧化物的Ti含量)在金属粉芯焊丝中设定在0.05～0.30质量％的范围之内，在用于船形焊的粉芯焊丝中设定在1.0～2.6质量％的范围之内，或在用于全位置焊接的粉芯焊丝中设定在2.4～3.6质量％的范围之内。注意，钛源包括，例如，芸香苷、二氧化钛、Fe-Ti、以及加入到钢制外皮中的Ti的添加物，并且钛源可以用来加入来自焊剂和钢制外皮中的任何一种的Ti。根据应用情况，即，根据所需洗炉成分的量，必须改变焊丝的每一种Ti源含量。考虑到焊接金属的Ti主要来源于Ti合金，为了获得具有预期Ti含量的焊接金属，焊丝的Ti含量要适当地调整。
″B(硼)″
为了在焊接金属中获得0.0020～0.0070质量％的B含量，以焊剂的总质量为基础计，粉芯焊丝的B含量设定在0.003～0.012质量％的范围之内，并且优选在0.004～0.011质量％的范围之内。注意，硼源包括，例如，Fe-Si-B合金。
″Ni(镍)″
为了在焊接金属中获得0.30～3.00质量％的Ni含量，以粉芯焊丝的总质量为基础计，粉芯焊丝的Ni含量设定在0.3～3.0质量％的范围之内，并且优选在0.3～2.9质量％的范围之内。注意，镍源包括，例如，金属Ni、Ni-Mg、以及加入钢制外皮中的Ni的添加物，并且镍源可以用来加入来自焊剂和钢制外皮中的任何一种的Ni。
″Mo(钼)″
为了在焊接金属中获得0.01～0.20质量％的Mo含量，以粉芯焊丝的总质量为基础计，粉芯焊丝的Mo含量设定在0.01～0.20质量％的范围之内，并且优选在0.01～0.15质量％的范围之内。注意，钼源包括，例如，金属Mo、Fe-Mo、以及加入钢制外皮中的Mo的添加物，并且钼源可以用来加入来自焊剂和钢制外皮中的任何一种的Mo。
″Al(铝)″
为了使焊接金属的Al含量限制到0.01质量％或更少，以焊剂的总质量为基础计，粉芯焊丝的Al含量设定为0.05质量％或更少。
″Fe(铁)″
在用于低合金钢焊接的粉芯焊丝中，除了合金成分之外，根据应用情况，还可以向其加入造渣剂、电弧稳定剂，等等。根据粉芯焊丝的种类，这些都具有它们各自合适范围的Fe。也就是说，对于金属粉芯焊丝，如果Fe含量基于焊丝的总质量计为小于92.0质量％，则出现大量的炉渣，因此鉴于焊丝的焊接可用性(少量的炉渣)的良好性能会消失。如果铁含量大于98.5质量％，则不能加入必要的合金成分。对于用于船形焊的粉芯焊丝，如果Fe含量小于87质量％，则出现大量的炉渣，因此焊丝的耐多孔性在涂底漆的钢板等中降低。如果铁含量大于95质量％，则不能加入必要的合金成分。对于用于全位置焊接的粉芯焊丝，如果铁含量大于85质量％，则炉渣过度地出现，因此焊接缺陷如炉渣夹杂物可能出现。如果铁含量大于93质量％，则不能加入必要的合金成分。注意，铁源包括，例如，在焊剂和钢制外皮中的铁粉、铁基合金、等。
″ZrO2″
以焊丝的总质量为基础计，如果焊剂的ZrO2含量小于0.02质量％，则在船形焊中将降低焊珠的均匀度。相反，如果ZrO2的含量高于0.50质量％，则在水平角焊中焊丝的等脚(isopod)特征将降低。此外，焊珠在静止状态的形状是凸状。优选地，ZrO2含量在0.05～0.45质量％的范围之内。注意，ZrO2源包括例如锆砂、氧化锆、等等。
″Al2O3″
基于焊丝的总质量计，如果焊剂的Al2O3含量小于0.02质量％，则在船形焊中将降低焊珠的均匀度。相反，如果Al2O3含量高于0.80质量％，则在船形焊中焊珠的一致性将降低。此外，增加了溅出物出现的数量。因此，Al2O3含量优选在0.05～0.60质量％的范围内。注意，Al2O3源包括，例如，氧化铝。
″SiO2″
基于焊丝的总质量计，如果焊剂的SiO2含量小于0.1质量％，则在船形焊中将降低焊珠的均匀度。相反，当SiO2含量高于0.5质量％时，在水平角焊中焊丝的耐多孔性将降低。此外，焊珠在静止状态中的形状是凸状。优选地，SiO2含量在0.15～0.45质量％的范围。注意，SiO2源包括，例如，二氧化硅、钾玻璃、钠玻璃等等。
″Mg″
基于焊丝的总质量计，如果焊剂的Mg含量小于0.2质量％，则焊丝不能进行充分脱氧作用，导致焊丝韧性降低。如果Mg含量高于1.0质量％，则溅出物的数量增加，因而降低了焊丝的焊接可用性。优选地，Mg含量在0.25～0.9质量％的范围内。注意，Mg源包括，例如，金属Mg、Al-Mg、Ni-Mg等等。
″其它材料″
除了在此处公开的合金元素之外，可以根据需要加入其它合金元素和/或电弧稳定剂。粉芯焊丝可以具有在1.0～2.0mm范围之内的任意直径，并且考虑到实际使用，优选在1.2～1.6mm之内。粉芯焊丝的截面形状没有特别地限制，存不存在缝以及焊丝的内部形状都可以任意地设定。
(3)母材
在本发明中，为了获得所附权利要求1中所述的焊接金属，使用的焊接母材的成分包括：
C：0.03～0.15质量％，
Si：0.10～0.50质量％，
Mn：0.80～1.80质量％，
P：0.02质量％或更少，
S：0.02质量％或更少，
Ni：0.01～3.00质量％，
Cr：0.2质量％或更少，
Mo：0.2质量％或更少，
Ti：0.08质量％或更少，
Al：0.05质量％或更少，
B：0.005质量％或更少，
Cu：0.3质量％或更少，
V：0.05质量％或更少，
Nb：0.05质量％或更少，
Zr：0.01质量％或更少，
Co：0.01质量％或更少，
Sn：0.02质量％或更少，
Fe：94～99质量％，和
余量为不可避免的杂质。
实施例1
具有如表1所示组成的粉芯焊丝(焊丝直径为1.2mm)通过将13～20质量％的焊剂填充到低碳钢制外皮中进行制造。使用这些粉芯焊丝，性能确定测试进行如下。
测试1.对接焊(butt welding)
使用在表1～3中所示的粉芯焊丝，以及具有表4所示组成的低温钢板，焊接金属通过在表5所示测试条件下的焊接制得。所得焊接金属的力学性质、化学成分和微观结构通过表6所示的测试方法检测。至于力学性质，拉伸强度为490MPa或更高以及吸收能量为80J或更高的焊丝被测定为合格的。如表1所示的焊丝编号1～编号5具有在本发明权利要求3规定的金属粉芯焊丝的组成范围内的相应组成。表2所示的焊丝编号7～编号11具有在本发明权利要求4中规定的用于船形焊的粉芯焊丝的组成范围之内的相应组成。表3所示的焊丝编号13～编号17具有在本发明权利要求5中规定的用于全位置焊接的二氧化钛系粉芯焊丝的组成范围之内的相应组成。表1所示的焊丝编号6具有只偏离权利要求3中规定的Mn含量范围的Mn含量。表2中所示的焊丝编号12具有只偏离权利要求4中规定的Mn含量范围的Mn含量。如表3中所示的焊丝编号18具有只偏离权利要求5中规定的Mn含量范围的Mn含量。
表1
  编号   Fe   C   Mn   Si   以Ti计   B   Ni   Mo   Al   其它(电弧稳弧剂，等)
  1   95.2   0.08   2.2   0.50   0.06   0.005   1.4   0.15   0.04   0.01
  2   95.1   0.03   1.6   0.25   0.14   0.012   2.2   0.17   0.02   0.02
  3   97.5   0.05   1.0   0.25   0.28   0.009   0.6   0.07   0.03   0.01
  4   96.0   0.09   2.3   0.35   0.20   0.003   0.4   0.12   0.02   0.04
  5   93.5   0.07   2.3   0.50   0.07   0.011   2.9   0.01   0.04   0.05
  6   97.7   0.05   0.8   0.25   0.28   0.009   0.6   0.07   0.03   0.01
  19   98.6   0.04   0.7   0.30   0.04   0.002   0.1   0.22   0.04   -
  20   96.5   0.10   1.3   0.16   0.32   0.016   1.3   0.02   0.03   0.04
  21   91.7   0.05   2.6   0.38   0.15   0.007   3.3   0.01   0.02   0.80
  22   93.8   0.02   2.2   0.70   0.27   0.009   2.5   0.02   0.04   0.01
  23   96.8   0.06   1.6   0.31   0.23   0.012   0.4   0.10   0.06   0.03
表2
  编号 Fe C Mn Si 以Ti计 B Ni Mo Al ZrO2 Al2O3 SiO2 Mg   其它(电弧稳弧剂，等)
  7   92   0.09   2.4   0.23   1.4   0.004   0.3   0.17   0.03   0.35   0.15   0.3   0.3   0.3
  8   87   0.04   2.4   0.55   2.6   0.010   3.0   0.02   0.05   0.20   0.03   0.4   0.3   0.2
  9   92   0.04   1.1   0.20   1.1   0.011   1.6   0.08   0.03   0.05   0.75   0.1   0.9   0.2
  10   91   0.08   2.2   0.35   2.0   0.005   0.5   0.02   0.02   0.25   0.02   0.5   0.2   0.5
  11   90   0.05   2.0   0.42   2.3   0.006   0.8   0.01   0.01   0.48   0.30   0.5   0.5   0.2
  12   92   0.04   0.9   0.20   1.1   0.011   1.6   0.08   0.03   0.05   0.75   0.1   0.9   0.2
  24   91   0.02   2.4   0.30   2.0   0.015   0.2   0.02   0.04   0.70   0.10   0.04   0.7   0.1
  25   88   0.11   2.1   0.32   2.2   0.012   3.5   0.05   0.03   0.30   0.01   0.4   0.3   0.2
  26   86   0.05   2.8   0.15   3.2   0.002   1.5   0.11   0.06   0.20   1.00   0.7   0.1   0.8
  27   92   0.07   2.3   0.50   0.8   0.005   0.9   0.29   0.01   0.00   0.00   0.1   1.2   0.2
  28   88   0.05   0.8   0.65   2.2   0.004   3.2   0.14   0.06   0.01   0.70   0.5   0.4   0.6
  29   96   0.02   0.9   0.15   0.9   0.002   0.2   0.01   0.01   0.01   0.01   0.04   0.1   0.2
表3
  编号   Fe   C   Mn   Si   以Ti计   B   Ni   Mo   Al   ZrO2   Al2O3   SiO2   Mg   其它(电弧稳弧剂，等)
  13   89   0.08   2.3   0.25   2.8   0.004   0.3   0.17   0.05   0.45   0.12   0.4   0.2   0.2
  14   85   0.04   2.5   0.60   3.6   0.010   2.8   0.02   0.03   0.15   0.02   0.2   0.3   0.2
  15   90   0.05   1.1   0.21   2.4   0.012   1.8   0.08   0.01   0.02   0.78   0.1   1.0   0.1
  16   89   0.08   2.2   0.30   3.2   0.006   0.4   0.02   0.02   0.20   0.05   0.5   0.3   0.4
  17   88   0.04   2.0   0.40   3.5   0.006   0.8   0.01   0.02   0.43   0.10   0.5   0.5   0.1
  18   90   0.05   0.9   0.21   2.4   0.012   1.8   0.08   0.01   0.02   0.78   0.1   1.0   0.1
  30   89   0.02   2.4   0.30   3.0   0.015   0.2   0.02   0.03   0.60   0.10   0.05   0.6   0.3
  31   86   0.11   2.0   0.30   3.0   0.011   3.5   0.05   0.04   0.20   0.01   0.3   0.5   0.4
  32   84   0.05   2.8   0.18   4.5   0.002   1.5   0.11   0.06   0.10   0.90   0.6   0.1   0.3
  33   91   0.08   2.3   0.48   1.8   0.004   0.9   0.29   0.01   0   0   0.1   1.1   0.1
  34   86   0.05   0.9   0.65   3.2   0.005   3.1   0.14   0.06   0.03   0.75   0.5   0.3   0.5
  35   94   0.02   0.9   0.15   2.0   0.002   0.2   0.01   0.01   0.01   0.01   0.05   0.1   0.2
  36   87   0.10   2.4   0.25   3.0   0.011   2.6   0.02   0.02   0.20   0.02   0.3   0.4   0.4
表4
母材   板厚度(mm)                                                    化学组成(质量％)
  C   Si   Mn   P   S   Ni   Cr   Mo   Ti   Al   B
 A(SLA325B)   20   0.08   0.20   1.35   0.005   0.001   0.01   0.03   0.01   0.010   0.03   0.001
 B(SLA325A)   20   0.09   0.18   1.60   0.008   0.001   0.02   0.03   0.01   0.005   0.05   0.001
 C(SM400B)   12   0.13   0.20   1.15   0.007   0.001   0.01   0.03   0.01   0.002   0.03   0
表5
母材   JIS G 3126 SLA325B或SLA325A板厚度20mm(如表4所示的化学成分A或B)
  槽形状   45°V形槽，根部间隙＝12mm，使用钢衬
  焊丝   具有如表1、2和3所示组成的粉芯焊丝(焊丝直径：1.2mm)
  保护气体   80％Ar-20％CO2或100％CO2，流速＝25L/min，
  焊接位置   平面
焊接条件   (1)对于混合气体260～300A、28～32V、25～35cm/min(焊接热量输入＝1.5-2.2kJ/mm)(2)对于CO2气体260～300A、30～34V、25～35cm/min(焊接热量输入＝1.5-2.3kJ/mm)
  层数   6层和12道次(pass)
  预热通过温度   100～150℃
表6
拉伸测试  JIS Z3111 A1测试片，采样位置＝焊接金属的中心，在板厚度中心处的测试温度＝室温(20～23℃)
冲击测试  JIS Z3111编号4测试片，采样位置＝焊接金属的中心，在板厚度中心处的测试温度＝-60℃
化学成分分析  分析方法：JIS G 1253和JIS Z2613，分析位置＝焊接金属的中心，板厚度的中心
微观结构观察  嵌入树脂的样品表面是磨光的，并且样品的一部分用2％的硝酸盐乙醇溶液锈蚀。在最后焊接道次(没有进行热循环)部分的柱状组织使用400x倍率的光学显微镜观察，以计算在视野中的侧板条铁素体的比例作为面积比(％)。(观察5次视野并取平均值。)备选地，晶粒大小通过使用EBSP的方位角分析并且用倾斜15°或更大的界面充当晶界进行测量，其中在近似圆形系统中颗粒大小为20μm或更大的晶体定义为侧板条铁素体。(测量面积：200μm×200μm，测量步长：0.5μm，视野数目：5)
表2.耐热裂性
使用在表1～3中所示的粉芯焊丝，以及具有表4所示组成的低温钢板，通过在表7所示的测试条件下焊接得到焊接金属。所得焊接金属的耐热裂性通过C-形夹具固定的对接焊抗裂试验(FISCO TEST)进行检测。裂纹长度对损坏焊珠的焊珠长度(质量％)的比值设定为裂纹比率。裂纹比率为10质量％或更小的焊丝测定为合格(包括弧坑裂纹)。
表7
母材   JIS G 3126 SLA325B板厚度为20mm(如表4所示的化学成分A)
  槽形状   90°V形槽，根部面＝10mm，根部间隙＝2.4mm
  焊丝   具有如表1、2和3所示成分的粉芯焊丝，(焊丝直径：1.2mm)
  保护气体   80％Ar-20％CO2，流速＝25L/min
  焊接位置   平面
  焊接条件   280A-31V-35cm/min
  层数   1层和1道次
  预热温度   室温(20～23℃)
  重复次数   二次
测试3.水平角焊测试(焊接可用性)
使用在表2和3中所示的粉芯焊丝，以及具有表4所示组成的用于焊接结构件的钢板(涂无机锌底漆的钢板)，焊接金属通过在表8所示的测试条件下焊接得到，并且测试焊接金属的焊接可用性。
表8
母材   JIS G3106 SM400B板厚度为12mm(如表4所示化学成分C)*为进行测试，钢板的表面用15μm厚的无机锌底漆涂敷。
  槽形状   T形角焊
  焊丝   具有表2和3所示成分的粉芯焊丝(焊丝直径：1.2mm)
  保护气体   80％Ar-20％CO2，流速＝25L/min，
焊接位置   (1)水平角焊(只有具有表2所示成分的粉芯焊丝)(2)垂直向上角焊(只有具有表3所示成分的粉芯焊丝)
焊接条件   (1)水平角焊：300A-31V-30～50cm/min(2)垂直向上角焊：220A-24V-10～15cm/min
  层数   1层和1道次(两边都焊接)
  预热温度   室温至100℃
上述测试1～3的结果示出在下列表9～12中。表9和10分别示出了在本发明实施例和比较例中的母材(表4)、焊接焊丝(表1～3)和焊接金属组成(其余量包括Fe和不可避免的杂质)。在关于表9和10的公式的栏中，示出了通过公式([C]×[Mn]×[Ti])/([Si]×[O])计算获得的值。此外，表11和12示出了在本发明的实施例和比较例中的力学性质、侧板条铁素体的比例、裂纹比率、以及焊接可用性。在表11和12中，母材A(参考表4)用于测量裂纹比率，母材C(参考表4)用于评定焊接可用性。注意到在有关焊接可用性的一栏中，标记○表示良好状态，而标记×表示不好状态。另外，对于不好状态的原因描述在关于焊接可用性的一栏中。
侧板条铁素体的比例通过两种方法来测量，即，一种方法是通过光学显微镜从图像中读取出侧板条铁素体的方法，另一种方法是通过使用EPSP(电子背向散射衍射图)的方位角分析读取出侧板条铁素体的方法。
表9
  编号 母材   焊丝编号 保护气体                                                    化学成分(质量％)
  C   Si   Mn   Ni   Mo   Ti   Al   B   O   公式
实施例   1   A   1   Ar-20％CO2   0.08   0.48   1.68   1.35   0.15   0.032   0.008   0.0021   0.041   0.22
  2   A   2   Ar-20％CO2   0.04   0.20   1.21   2.15   0.18   0.055   0.005   0.0065   0.052   0.26
  3   A   3   Ar-20％CO2   0.04   0.23   0.85   0.56   0.07   0.075   0.006   0.0045   0.041   0.27
  4   A   4   Ar-20％CO2   0.07   0.32   1.68   0.35   0.12   0.065   0.004   0.0020   0.055   0.43
  5   A   5   Ar-20％CO2   0.07   0.47   1.65   2.92   0.01   0.044   0.008   0.0065   0.041   0.26
  6   A   5   100％CO2   0.07   0.42   1.54   2.95   0.01   0.037   0.007   0.0060   0.047   0.20
  7   B   6   Ar-20％CO2   0.05   0.22   0.82   0.55   0.07   0.072   0.009   0.0045   0.046   0.29
  8   A   7   Ar-20％CO2   0.08   0.23   1.50   0.30   0.18   0.031   0.009   0.0023   0.058   0.28
  9   A   8   Ar-20％CO2   0.04   0.50   1.70   2.93   0.02   0.078   0.005   0.0050   0.054   0.20
  10   A   9   Ar-20％CO2   0.05   0.22   0.81   1.87   0.08   0.051   0.003   0.0070   0.042   0.22
  11   A   10   Ar-20％CO2   0.08   0.26   1.58   0.41   0.02   0.060   0.004   0.0035   0.051   0.57
  12   A   11   Ar-20％CO2   0.05   0.38   1.58   0.83   0.01   0.065   0.004   0.0035   0.050   0.27
  13   A   11   100％CO2   0.05   0.33   1.33   0.83   0.01   0.055   0.004   0.0033   0.052   0.21
  14   B   12   Ar-20％CO2   0.06   0.23   0.80   1.85   0.08   0.045   0.007   0.0068   0.045   0.21
  15   A   13   Ar-20％CO2   0.08   0.22   1.50   0.32   0.19   0.030   0.010   0.0023   0.068   0.24
  16   A   14   Ar-20％CO2   0.04   0.50   1.68   2.95   0.02   0.077   0.005   0.0050   0.053   0.20
  17   A   15   Ar-20％CO2   0.05   0.20   0.81   1.89   0.09   0.048   0.003   0.0068   0.040   0.24
  18   A   16   Ar-20％CO2   0.08   0.25   1.58   0.41   0.02   0.075   0.004   0.0025   0.062   0.61
  19   A   17   Ar-20％CO2   0.05   0.35   1.58   0.85   0.01   0.075   0.004   0.0028   0.048   0.35
  20   A   17   100％CO2   0.05   0.31   1.33   0.85   0.01   0.059   0.004   0.0025   0.057   0.22
  21   B   18   Ar-20％CO2   0.06   0.21   0.83   1.85   0.09   0.044   0.006   0.0065   0.043   0.24
表10
  编号   母材   焊丝编号   保护气体                                                    化学成分(质量％)
  C   Si   Mn   Ni   Mo   Ti   Al   B   O   公式
  比较例   22   A   19   Ar-20％CO2   0.04   0.28   0.60   0.08   0.23   0.025   0.010   0.0018   0.075   0.03
  23   A   20   Ar-20％CO2   0.09   0.15   0.95   1.23   0.02   0.102   0.005   0.0078   0.036   1.62
  24   A   21   Ar-20％CO2   0.05   0.35   1.91   3.27   0.01   0.060   0.004   0.0033   0.065   0.25
  25   A   22   Ar-20％CO2   0.03   0.65   1.55   2.43   0.02   0.072   0.007   0.0040   0.040   0.13
  26   B   22   Ar-20％CO2   0.04   0.63   1.60   2.40   0.02   0.079   0.008   0.0038   0.043   0.19
  27   A   23   Ar-20％CO2   0.06   0.28   1.04   0.38   0.09   0.072   0.012   0.0066   0.072   0.22
  28   A   23   100％CO2   0.07   0.23   0.92   0.38   0.09   0.061   0.013   0.0064   0.079   0.22
  29   A   24   Ar-20％CO2   0.03   0.26   1.68   0.21   0.02   0.030   0.005   0.0080   0.050   0.12
  30   A   25   Ar-20％CO2   0.10   0.26   1.36   3.50   0.05   0.050   0.010   0.0050   0.052   0.50
  31   A   26   Ar-20％CO2   0.05   0.17   1.78   1.59   0.12   0.030   0.014   0.0014   0.080   0.20
  32   A   27   Ar-20％CO2   0.08   0.42   1.80   0.93   0.30   0.100   0.004   0.0023   0.035   0.98
  33   A   28   Ar-20％CO2   0.05   0.60   0.75   3.19   0.15   0.070   0.013   0.0012   0.052   0.08
  34   A   28   100％CO2   0.06   0.55   0.65   3.18   0.15   0.060   0.012   0.0011   0.054   0.08
  35   A   29   Ar-20％CO2   0.02   0.13   0.72   0.2   0.01   0.020   0.003   0.0012   0.080   0.03
  36   A   30   Ar-20％CO2   0.03   0.25   1.65   0.22   0.02   0.038   0.005   0.0075   0.045   0.17
  37   A   31   Ar-20％CO2   0.09   0.25   1.35   3.52   0.05   0.054   0.010   0.0053   0.052   0.50
  38   A   32   Ar-20％CO2   0.05   0.15   1.77   1.58   0.12   0.042   0.015   0.0017   0.078   0.32
  39   A   33   Ar-20％CO2   0.08   0.41   1.78   0.92   0.30   0.085   0.004   0.0025   0.038   0.78
  40   A   34   Ar-20％CO2   0.05   0.58   0.75   3.20   0.15   0.072   0.013   0.0018   0.048   0.10
  41   A   34   100％CO2   0.06   0.53   0.68   3.18   0.15   0.063   0.012   0.0015   0.054   0.09
  42   A   35   Ar-20％CO2   0.02   0.15   0.75   0.22   0.01   0.030   0.003   0.0010   0.080   0.04
  43   B   36   100％CO2   0.08   0.21   1.55   2.22   0.03   0.073   0.009   0.0048   0.052   0.83
表11
  编号               力学性质 侧板条铁素体的比例(％)   裂纹比率(％)            焊接可用性 注释 焊接方法
  0.2％负载承受能力(MPa)   拉伸强度(MPa) 吸收能量(J) 水平角焊 垂直向上角焊
  ①   ②
实施例   1   630   698   118   8   8   3   -(未实施)   -(未实施)   金属FCW
  2   553   595   124   2   1.5   6   -(未实施)   -(未实施)   金属FCW
  3   440   492   120   10   9   6   -(未实施)   -(未实施)   金属FCW
  4   588   639   108   4   4   4   -(未实施)   -(未实施)   金属FCW
  5   681   738   121   8   8   8   -(未实施)   -(未实施)   金属FCW
  6   656   703   101   10   10   -(未实施))   -(未实施)   -(未实施)   金属IFCW
  7   448   501   102   10   9   5   -(未实施)   -(未实施)   金属FCW
  8   498   566   115   2   1.5   2   ○   -(未实施)   填角FCW
  9   612   693   115   16   16   7   ○   -(未实施)   填角FCW
  10   465   528   109   8   7   4   ○   -(未实施)   填角FCW
  11   537   591   88   6   5   6   ○   -(未实施)   填角FCW
  12   578   614   120   10   10   4   ○   -(未实施)   填角FCW
  13   524   568   103   6   5   -(未实施)   -(未实施)   -(未实施)   填角FCW
  14   478   532   112   7   6   -(未实施)   -(未实施))   -(未实施)   填角FCW
15 535 567 115 4 3 3 -(未实施) ○   全位置FCW
16 649 688 125 12 12 8 -(未实施) ○   全位置FCW
17 485 542 118 8 7 5 -(未实施) ○   全位置FCW
18 565 612 94 8 8 7 -(未实施) ○   全位置FCW
19 562 607 128 4 4 5 -(未实施) ○   全位置FCW
20 545 585 125 6 5 -(未实施) -(未实施) -(未实施)   全位置FCW
21 495 555 125 9 8 -(未实施) -(未实施) -(未实施)   全位置FCW
目标值≥490≥80                                                               ≤10％
侧板条铁素体的比例(％)
①：通过视觉观察读取出侧板条铁素体
②：通过使用EBSP的方位角分析读取出侧板条铁素体
表12
编号              力学性质   侧板条铁素体的百分比例(％) 裂纹比率(％)            焊接可用性   注释   焊接方法
 0.2％负载承受能力(MPa)  拉伸强度(MPa) 吸收能量(J) 水平角焊   垂直向上角焊
  ①   ②
  比较例   22   390   461   18   24   22 7   -(未实施)   -(未实施)   金属FCW
  23   560   615   25   32   32 18   -(未实施)   -(未实施)   金属FCW
  24   727   762   27   2   2 20   -(未实施)   -(未实施)   金属FCW
  25   655   706   32   26   26 8   -(未实施)   -(未实施)   金属FCW
  26   638   698   45   22   22 10   -(未实施)   -(未实施)   金属FCW
  27   492   539   45   12   11 6   -(未实施)   -(未实施)   金属FCW
  28   484   515   41   16   15 -(未实施)   -(未实施)   -(未实施)   金属FCW
  29   455   506   68   22   21 12   ○   -(未实施)   填角FCW
  30   633   695   55   18   18 33   ○   -(未实施)   填角FCW
  31   571   608   41   8   8 7   ×(耐多孔性)   -(未实施)   填角FCW
  32   785   809   11   0   0 8   ×(凸焊珠)   -(未实施)   冷裂   填角FCW
  33   672   716   35   30   30 25   ○   -(未实施)   填角FCW
  34   627   686   37   34   34 -(未实施)   -(未实施)   -(未实施)   填角FCW
  35   358   436   28   24   22 6   ×(凸焊珠)   -(未实施)   填角FCW
36 480 532 68 26 25 12 -(未实施) ○   全位置FCW
37 670 712 55 4 4 33 -(未实施) ○   全位置FCW
38 578 620 41 10 10 7 -(未实施) ○ 夹渣   全位置FCW
  39   730   788   15   2   2 8   -(未实施)   ×(烧穿)   全位置FCW
40 655 713 35 24 24 25 -(未实施) ○   全位置FCW
  41   615   674   44   28   28 -(未实施)   -(未实施)   -(未实施)   全位置FCW
  42   394   465   21   30   28 7   -(未实施)   ×(烧穿)   全位置FCW
43 653 708 62 2 2 12 -(未实施) ○   全位置FCW
目标值≥490≥80                                                       ≤10％
侧板条铁素体的比例(％)
①：通过视觉观察读取出侧板条铁素体；②：通过使用EBSP的方位角分析读取出侧板条铁素体
在实施例1～21中，焊接金属的化学成分和([C]×[Mn]×[Ti])/([Si]×[O])的值满足本发明的相应范围。在每一种情况中，在低温下的焊接金属的韧性也是良好的。在比较例22～43中，焊接金属的任一种化学成分和([C]×[Mn]×[Ti]/([Si]×[O])的值都偏离了本发明的范围，因此在低温下的焊接金属的韧性不满足目标值，例如，80J。实施例1～21采用编号1～12的焊接焊丝。使用编号1～18的焊接焊丝可以提供在本发明实施例中的焊接金属，因此焊接金属的其它性能(耐热裂性和焊接可用性)从实用角度来说是没有问题的。尤其是编号7～11的焊接焊丝适用于水平角焊(具有良好的焊接可用性)。编号13～17的焊接焊丝适合使用于垂直向上角焊(具有良好的焊接可用性)。编号7～11的焊接焊丝适宜作为用于船形焊的焊丝。编号13～17的焊接焊丝适宜作为用于全位置焊接的二氧化钛系焊接焊丝。相反，编号19～36的某些焊接焊丝具有高的裂纹比率，和/或不好的焊接可用性。因此，编号19～36的这些焊丝不能提供根据本发明实施例的焊接金属。

Claims (5)

1.一种焊接金属，通过使用粉芯焊丝的气体保护电弧焊而获得，所述粉芯焊丝包括钢制外皮和填充到所述钢制外皮中的焊剂，其特征在于，所述焊接金属包含：
C：0.04～0.08质量％；
Si：0.20～0.50质量％；
Mn：0.80～1.70质量％；
Ti：0.030～0.080质量％；
Ni：0.30～3.00质量％；
Mo：0.01～0.20质量％；
B：0.0020～0.0070质量％；
O：0.040～0.070质量％；和
Al：0.01质量％或更少；
其余为Fe和不可避免的杂质，
其中满足下式：
([C]×[Mn]×[Ti])/([Si]×[O])＝0.20～0.60
其中[C]、[Mn]、[Ti]、[Si]和[O]分别表示C、Mn、Ti、Si和O的含量。
2.根据权利要求1所述的焊接金属，其特征在于，在柱状组织中的侧板条铁素体的体积分数为20％或更少。
3.一种金属粉芯焊丝，包括钢制外皮、以及填充到所述钢制外皮中的焊剂，其特征在于，所述焊丝用于在至少一种母材上进行气体保护电弧焊，从而获得根据权利要求1和2之一所述的焊接金属，其中，所述焊丝相对于整条焊丝的总质量包含：
Fe：92.0～98.5质量％；
C：0.03～0.09质量％；
Mn：1.0～2.5质量％；
Si：0.20～0.60质量％；
Ti：0.05～0.30质量％，相当于在Ti合金和Ti氧化物中的Ti含量；
B：0.003～0.012质量％；
Ni：0.3～3.0质量％；
Mo：0.01～0.20质量％；和
Al：0.05质量％或更少，并且
所述母材包含：
C：0.03～0.15质量％；
Si：0.10～0.50质量％；
Mn：0.80～1.80质量％；
P：0.02质量％或更少；
S：0.02质量％或更少；
Ni：0.01～3.00质量％；
Cr：0.2质量％或更少；
Mo：0.2质量％或更少；
Ti：0.08质量％或更少；
Al：0.05质量％或更少；和
B：0.005质量％或更少；
其余为Fe和不可避免的杂质。
4.一种粉芯焊丝，用于船形焊，包括钢制外皮和填充到所述钢制外皮中的焊剂，其特征在于，所述焊丝用于在至少一种母材上进行气体保护电弧焊，从而获得根据权利要求1和2之一所述的焊接金属，其中，所述焊丝相对于整条焊丝的总质量包含：
Fe：87～95质量％；
Ti：1.0～2.6质量％，相当于在Ti合金和Ti氧化物中的Ti含量；
C：0.03～0.09质量％；
Mn：1.0～2.5质量％；
Si：0.20～0.60质量％；
B：0.003～0.012质量％；
Ni：0.3～3.0质量％；
Mo：0.01～0.20质量％；和
Al：0.05质量％或更少，并且
所述母材包含：
C：0.03～0.15质量％；
Si：0.10～0.50质量％；
Mn：0.80～1.80质量％；
P：0.02质量％或更少；
S：0.02质量％或更少；
Ni：0.01～3.00质量％；
Cr：0.2质量％或更少；
Mo：0.2质量％或更少；
Ti：0.08质量％或更少；
Al：0.05质量％或更少；和
B：0.005质量％或更少；
其余为Fe和不可避免的杂质。
5.一种二氧化钛系粉芯焊丝，用于全位置焊接，包括钢制外皮、和填充到所述钢制外皮中的焊剂，其特征在于，所述焊丝用于在至少一种母材上进行气体保护电弧焊，从而获得根据权利要求1和2之一所述的焊接金属，其中，所述焊丝相对于整条焊丝的总质量，包含：
Fe：85～93质量％；
Ti：2.4～3.6质量％，相当于在Ti合金和Ti氧化物中的Ti含量；
C：0.03～0.09质量％；
Mn：1.0～2.5质量％；
Si：0.20～0.60质量％；
B：0.003～0.012质量％；
Ni：0.3～3.0质量％；
Mo：0.01～0.20质量％；和
Al：0.05质量％或更少，并且
所述母材包含：
C：0.03～0.15质量％；
Si：0.10～0.50质量％；
Mn：0.80～1.80质量％；
P：0.02质量％或更少；
S：0.02质量％或更少；
Ni：0.01～3.00质量％；
Cr：0.2质量％或更少；
Mo：0.2质量％或更少；
Ti：0.08质量％或更少；
Al：0.05质量％或更少；和
B：0.005质量％或更少；
其余为Fe和不可避免的杂质。
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101396774B (zh) * 2007-09-30 2010-12-08 苏派特金属（昆山）有限公司 药芯焊丝
CN102189353A (zh) * 2010-03-11 2011-09-21 株式会社神户制钢所 气体保护电弧焊接用药芯焊丝
CN101909810B (zh) * 2007-12-26 2013-03-06 Posco公司 在低温下具有优异ctod性能的药芯焊丝电弧焊接金属接头以及具有所述焊接金属接头的钢构件
CN103302416A (zh) * 2012-03-08 2013-09-18 株式会社神户制钢所 气体保护电弧焊用药芯焊丝
CN103391829A (zh) * 2010-12-27 2013-11-13 Posco公司 为焊接接头提供优异低温韧性和焊接性的药芯电弧焊丝以及使用其的焊接接头
CN104718048A (zh) * 2012-10-09 2015-06-17 依赛彼集团公司 低锰气体保护药芯焊接焊条
CN104981319A (zh) * 2013-02-15 2015-10-14 新日铁住金株式会社 气体保护电弧焊接用实心焊丝、气体保护电弧焊接金属、焊接接头、焊接部件、焊接方法以及焊接接头的制造方法
CN106133165A (zh) * 2014-03-31 2016-11-16 杰富意钢铁株式会社 焊接接头
CN106794558A (zh) * 2014-09-03 2017-05-31 株式会社神户制钢所 气体保护电弧焊用药芯焊丝
CN115558860A (zh) * 2022-10-14 2023-01-03 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 一种含钒铌的高强钢用焊丝钢水和高强钢用焊丝及其生产方法

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4841400B2 (ja) * 2005-11-07 2011-12-21 株式会社神戸製鋼所 高張力鋼用ガスシールドアーク溶接フラックス入りワイヤ
US20080093351A1 (en) 2006-10-19 2008-04-24 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) Flux-cored wire for gas shielded arc welding for creep-resisting steels
JP4958872B2 (ja) * 2008-10-03 2012-06-20 Ｊｆｅスチール株式会社 大入熱エレクトロスラグ溶接方法
EP2289661B1 (en) 2009-08-27 2014-04-02 Nippon Steel & Sumikin Welding Co., Ltd. Flux cored wire for gas shielded arc welding of high strength steel
CN101837525B (zh) * 2010-06-10 2011-11-16 哈尔滨工业大学（威海） 一种大线能量焊接电弧焊焊条
KR101428217B1 (ko) * 2012-11-22 2014-08-07 주식회사 포스코 탄뎀 일렉트로 가스 아크 용접용 비전극 와이어 및 이를 이용한 저온 충격인성이 우수한 탄뎀 일렉트로 가스 아크 용접금속부
JP6040125B2 (ja) 2013-08-30 2016-12-07 株式会社神戸製鋼所 フラックス入りワイヤ
CN105033505B (zh) * 2015-07-07 2017-09-15 宁夏昱科工业产品设计有限公司 一种自保护药芯焊丝
GB2548175B (en) * 2016-03-09 2018-10-03 Goodwin Plc A steel, a welding consumable and a cast steel product
JP2018039025A (ja) * 2016-09-06 2018-03-15 株式会社神戸製鋼所 ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ及び溶接金属
JP7007253B2 (ja) * 2018-11-22 2022-02-10 株式会社神戸製鋼所 ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
CN111360449B (zh) * 2020-03-31 2022-04-01 西安理工大学 一种增材制造用药芯焊丝及低合金高强钢的制备方法
CN112917042B (zh) * 2021-01-26 2022-07-01 西安理工大学 用于x80管线钢的高韧性气保护药芯焊丝及制备方法
CN114571135B (zh) * 2022-04-11 2023-09-22 江苏东南焊材有限公司 一种低温钢用自保护药芯焊丝

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3868487A (en) * 1974-02-05 1975-02-25 Sumitomo Metal Ind Submerged arc welding method and flux cored wire for use in same
US4120440A (en) * 1974-12-12 1978-10-17 British Steel Corporation Welding, a steel suitable for use therein
JPS5832598A (ja) * 1981-08-21 1983-02-25 Kawasaki Steel Corp 極低温用鋼の片側又は両側一層溶接方法
JPS61283493A (ja) * 1985-06-10 1986-12-13 Daido Steel Co Ltd 溶接用フラツクス入りワイヤ
JPH05269593A (ja) * 1992-03-25 1993-10-19 Nippon Steel Weld Prod & Eng Co Ltd ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
JP3579610B2 (ja) * 1999-03-12 2004-10-20 株式会社神戸製鋼所 低温靱性に優れた溶接金属
JP3880826B2 (ja) * 2001-07-16 2007-02-14 日鐵住金溶接工業株式会社 ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
JP3722044B2 (ja) * 2001-10-31 2005-11-30 Ｊｆｅスチール株式会社 溶接継手
JP4398751B2 (ja) * 2003-03-31 2010-01-13 株式会社神戸製鋼所 低温靭性に優れた高強度溶接金属
FR2865152B1 (fr) * 2004-01-21 2007-02-02 Air Liquide Procede de soudage hybride arc-laser des aciers ferritiques

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101396774B (zh) * 2007-09-30 2010-12-08 苏派特金属（昆山）有限公司 药芯焊丝
CN101909810B (zh) * 2007-12-26 2013-03-06 Posco公司 在低温下具有优异ctod性能的药芯焊丝电弧焊接金属接头以及具有所述焊接金属接头的钢构件
CN102189353A (zh) * 2010-03-11 2011-09-21 株式会社神户制钢所 气体保护电弧焊接用药芯焊丝
CN103391829B (zh) * 2010-12-27 2016-10-26 Posco公司 为焊接接头提供优异低温韧性和焊接性的药芯电弧焊丝以及使用其的焊接接头
CN103391829A (zh) * 2010-12-27 2013-11-13 Posco公司 为焊接接头提供优异低温韧性和焊接性的药芯电弧焊丝以及使用其的焊接接头
CN103302416B (zh) * 2012-03-08 2015-10-14 株式会社神户制钢所 气体保护电弧焊用药芯焊丝
CN103302416A (zh) * 2012-03-08 2013-09-18 株式会社神户制钢所 气体保护电弧焊用药芯焊丝
CN104718048A (zh) * 2012-10-09 2015-06-17 依赛彼集团公司 低锰气体保护药芯焊接焊条
US11136654B2 (en) 2012-10-09 2021-10-05 The Esab Group Inc. Low-manganese gas-shielded flux cored welding electrodes
US10316395B2 (en) 2012-10-09 2019-06-11 The Esab Group, Inc. Low-manganese gas-shielded flux cored welding electrodes
CN104981319A (zh) * 2013-02-15 2015-10-14 新日铁住金株式会社 气体保护电弧焊接用实心焊丝、气体保护电弧焊接金属、焊接接头、焊接部件、焊接方法以及焊接接头的制造方法
CN104981319B (zh) * 2013-02-15 2018-04-24 新日铁住金株式会社 气体保护电弧焊接用实心焊丝、气体保护电弧焊接金属、焊接接头、焊接部件、焊接方法以及焊接接头的制造方法
US10300564B2 (en) 2014-03-31 2019-05-28 Jfe Steel Corporation Weld joint
CN106133165A (zh) * 2014-03-31 2016-11-16 杰富意钢铁株式会社 焊接接头
CN106794558B (zh) * 2014-09-03 2019-01-18 株式会社神户制钢所 气体保护电弧焊用药芯焊丝
CN106794558A (zh) * 2014-09-03 2017-05-31 株式会社神户制钢所 气体保护电弧焊用药芯焊丝
CN115558860A (zh) * 2022-10-14 2023-01-03 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 一种含钒铌的高强钢用焊丝钢水和高强钢用焊丝及其生产方法

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