201282 A6 ___；_.__ B6 五、發明双明（/ ) ' -- : 一 . ·_ —本發明係®於一種高強度f作件的改良焊.接考靥合金及 用電弧焊接沉氇此焊接金属合金的方法。此合金乃由消耗 -一 性焊接元件，如'電極所形成；此元件乃用以金屬纯氣焊接 (MIG)某些軍事與工業應用上所需要之高強度金靥。本發 明將就此用途加K討論。用K形成本發明合金的焊接元件 或電掻為實心或中空金屬霉極，此電極输入低於130千焦 ^ /英寸之-焊接熱即可沉積焊接金靥珠於網工作件上，而 焊.接金属中的可擴散氫低於2.00 ppm，焊接金屬中的氧低 於焊接金饜重量的0.040%，且焊接金屬的屈服強度高於 約85,000磅/平方英寸，且較佳為高於1〇〇,〇〇〇磅/平方英 寸。本發明特別適合使用在非定位型焊接，將新穎合金焊 接在底* Μ或不預熟之高強度工作件上，且獲得木約 120,00.0〜140,000磅/平方英寸的屈眼強度。 當工作件金屬的屈服強度增加至高強度程度時，（諸如 '軍用規格ΗΥ-80，ΗΥ-100，'及甚至於ΗΥ-130)，曾遣遇到 ' 既要維持高沉積速率之非定位焊接能力，又要獲得低裂開 傾向及高衝擊或凹口韌度的嚴重問題。當焊接這些高屈服 強度網（諸如超過ΗΥ-80(80,0 00磅/英寸）之網锇）時，消 耗性焊接電極或其他焊接元件迄未正常地採用直徑一般為 約0.045英寸，（當非定位焊接時），及直徑一般為0.062 英吋（當焊接下手應用時的筲心線墊式焊接高強度網，包 拮及超過Η Υ - 1 00者，即使使用這植赏心金阑純氣踅弧焊接 線_，1S是掻為困難。所以有非常大的豁求要製造一種焊接 元件，此元件可在高強度纲工作件上提供一焊接金餳的合 {請先閱讀背面之注意事項再填客本页) •装· •訂. .姝. A6 B6 t · 五、發明説明（>·) . '-，· ·· 一 —-· ' Γ- •譬. · ··.、·—，··.一-· _ - - .' —-• · — . 鎳；此合金具_有超過85,000:^- 100,000磅/平方英寸之強度 ，同時具有低製開傾向及高:凹口韌度）。 -- 辛痄前-兩個申請案中（併於此供參供考），申請者曾揭 示一種會沉積具有可接受特徴的焊接金屬及若基材金獨本 ， - \ 身能適應這種室溫焊接時苛在室溫使:用的電極。如所知， 在許多情形•基材金屬必須先預熱，不是為了沉積的焊接 金屬的皆隹q而是由於工作件金屬本身的特性。在先前申 請系中所描述的焊接元件或電極會在工作件上產生具有低 於2.Oppm可擴散氫，低於0.040重量％氧及高於約 8 5, 000磅/平方英寸，較佳大幄高於1〇〇,〇〇〇磅/平方英 寸屈威強度的焊接金屬珠，這種型式的電掻或焊接元件曾 、非常-成功地用於-製造供高強度軍事鋼用之高強度焊接金羼 。在某些情形為了避免工作件本身裂開或其他_困難需要某 些虽的預熱。 '在發展及完成電弧焊接高強度網用的有利焊接元件之後 ' ，注意力現在已指向此技術之最適化’其方式：界定義W早 先發展的焊接元件所產生的焊接金®珠的特定合金持性； 此焊接元件Μ最少虽的預熱產生超過1〇〇,000碌/平方英寸 的高屈服高度’若非為了工作件金_的限制則的確也可上乂 不加Κ預然-。结1之•本發明位s關於—種可以沉積在一個0 T時具有査比（Charpy)值高於40的凹口靭度的高強度_工 作件上的焊接金屬合金° 一般來說’當珠中的焊接金屬合 金的屈服強度由修正其合金含虽而增加時’其凹口 _度即 大~1畜·降低。利用控制新顆合金糸统’即使生可屈服強度55 {請先閑請背面之注意事淨再填寫本頁) .5t. .打. 201282 A6 _；____ B6 . 五、發明說明（3) . 質上超過130,_0 00磅/平方英寸時也可產生可接受的高凹口 韌度。在屈服強度低於120,000磅/平方英寸時，〇卞時的 - 凹口韌度.實質超滷50且可以輯過65及70。因此，使用本發 明方法罗製造焊接金屬珠用的適當合金時、凹口韌度不管 屈服強度大小都可维持在相當高的程度。 良好焊接珠的第二必要條件為斷裂抵抗力。此由焊接珠 合金金屬·的倥伸可間接得知。提供本發明所界定合金成份 且拫據形成本發明物的範圍，拉伸百分比一般大於約18% 。在用於珠之焊接金靨之本發明高屈腋強度型時，拉伸率 約18%丨然而，當焊接金屬合金的屈服強度由於選擇形成 本發合金的合金材料及特定比例而降低時，拉伸率則超 -過18%。因此*-_本.發明.乃關於一種沉積在高強度鋼工作件 上的焊接金羼的合金；此合金具有掻高的屈服強度而同時 维持高凹口韌度及斷裂抵抗力。本發明合金，由於使用一 種可形成新類合金且提供一種可擴散氫低於2.0ppm，氧低 於焊接金屬重最之0.035%與屈服度超過85,000磅/平方 英寸的沉積物的電極，而可Μ維持良好的焊接持性。作為 本發明的另一個特色，斩穎合金可Μ用一種焊接熱蝓入低 於1 30千焦耳/英寸的焊接法形成為焊接金觸珠。従前為 獲得高強度·钢焊接珠的首試乃滞要相當大挺地預熱工作件 本舟及較低焊接熱S榆入的焊接程序。 根據本發明，沉愤焊接珠用的改1¾焊接金閱合金為銅合 金，其成份包括Μ焊接金賜之ffi员百分比表示.0 . 0 3〜 0 · 0 9 %的碳、2 · 5〜4 · 0 %的錳、0 . 0 1〜0 . 0 5 %的鈦、矽則 (請先閱价背面之注意事項再填寫本頁) •装· :.打. •竦. 201282 A6 B6 五、發明説明（<) . . . -··· — 一. —- --- · - - . — - · 低於約1.0%鎳則低於約Ζ:0%、且氧則低於_約0.035 %。提供此合金作為焊接金屬的合金（此焊接金靥也具有 -- 早先界定·的可擴散氫低於2. Oppm的量之特性），不需預熱 即可得極高強度，且不會減少凹口 ®Γ度或降低斷_裂抵 抗力。 ’ 根據本發明的另一個面向，在形成焊接金屬的合金中， 矽成份在·焊狻金鼷重量的0.2〜0.6%的範圍内。鎳則在焊 接金靥重量的0.8〜0.18的範圍内。此外，氧則在焊接金 屬重量的0.015〜0.035的範圍内。本發明的一個重要特色 為其確食包括超過0.010%且較佳超過約0.0 20%的一定量 氧。S含的氣的上限為約0.035%且低於約0.040%。 -·焊接金屬的各-種-合金百分比與成份，结合一起已被測定 _ 足Μ獲得所要的高屈服強度，而同時產生相當良好的機械 性質。本發明包括用電弧焊接法而不用某些特別合金程序 來獲得此特別、新穎的焊接金屬合金姐成物的方法。本合 -· .. - · 金是在工作件起初在室溫時•或者工作件在250Τ左右預 熱時沉積。此預熱對維持基材金屬本身的性質可能有些琯 助，而根據本發明锊要這種預熱來達到所沉積焊接金屬的 性質。本發明係關於一種焊接金屬的合金法旦在焊接前在 室溫下，及正常室溫冷卻速率下完成焊接金屬沉積物與 工作件的自動回火，此焊接法必須與高強度合金網之製造 加以區別*而且無論任何方面均與其無闞*在高強度合金 纲之製造中，合金法包含了控制時間、溫度及成份，其方 式X''其中溫度、冷郤率及其他的冶金決定因岽乃加以控制 {請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) •装· •訂· *φ 7 201282 * A6 B6 五、發明說明（：）- * - *r —' - . 一 - . — 一 Κ產生具有某_些冶金與機械睁性的預選合金。填種加以控 制的合金法（如鋦鐡製造所用者）•並不適用於焯接法· -一 在此焊接法中製成的合金必須以相當未控制的條件來完成 ，且熱量僅由進行此焊接法的電弧所產生·的必要溫度及電 弧沿著工作件移動的速率來控制。根據本發明，新穎沉積 合金係由自動回火法來完成。製造高強度飼的技術為人所 热知，紀·錄浣整、且明顯地適用於基材金屬之然而，此相 同的合金技術與冶金技術郤不適合且不適用於用來沉積本 發明新穎合金的電弧焊接法所遣遇到的相當未控制的、任 意時間^溫度及沉積速率。 本裔明的基本目的為提供焊接金屬合金及沉積該合金的 _方基合金具有/低的可擴散氫（低於約2 . 0 p p m )而容 許較高程度的錳並產生具有高屈服強度的所欲馬丁氐埔型 * _ (martensitic form)， 而不失去凹口靭度或降低斷裂低 抗力。根據本發明的這個目的，錳可以增加至超過3.0X以 -· •.一 - . 獲得超過100,000磅/平方英寸的屈服強度。的確，當錳依 撺本發明增加時，屈服強度將增加。茛際上，在焊接珠的 $穎合金的合金中，錳可增加到約4 . 0%以獲得超過 130, 000磅/平方英寸的屈服強度。因此，本發明的基本目 的之一為提供沉積珠中的焊接金賜合金，此合金具有掻高 的猛含虽。此外.合金中的鎳含燈則相當地降低至低於約 2 · 0 %。结果，錳與鎳間增加屈服強度的關係為一般使用 於合金高強度鋼的相反程序。根彼本發明，已確定在焊接 金屬合金中，使用錳來增加屈服強度比使用鎳更有利此 {請先聞詉背面之注意事項再填寫本百) .装. •打. 8 201282 A6 _- _ —_B6 - • - - . 五、發明説明（厶）. . ·_- · «- 一 〜 ----- · · • - * · *» — ··· - * - . - 外•鎳的某些_有害作用被本發明的這個面向所降低.此面 向強調為了增加屈服強度，而增加錳含量並降低鎳含量。 —* · * 本發明的另一個目的為提供一種用於焊'接金屬珠的新穎 高屈服強度合金，此合金可用具有焊接熱輸入低於約130 千焦耳/英寸且事實上在55〜110千焦耳/英寸範圍内的電 Ϊ焊接法·來製造。 本發明的另一個目的為提供一種具有併於此Μ供參考之 先前申請茶中所界訂本發明特性的改良消耗性焊接元件， 此焊接元件經修改Μ產生焊接金屬珠中的獨特銅合金。此 新穎会金產生了高強度、高凹口韌度及低斷裂抵抗力的特 __ _性，-甚至屈服強_度肩程.度趨近130,000磅/平方兴寸。這種 型式的新穎焊接珠合金在此之前尚未產生。 根據本發明的一個面向，其提供者為一種可用來金屬鈍 氣電弧焊接超過1 00,000磅/平方英寸的高屈服度網的、基 本的、金屬空心電極或是相同用途的空心充填線。此元件 具有製造本發明焊接金羼合金的成份。本發明可Μ使用消 耗性電弧焊接電極或焊接元件（如在以前的申請荼中所示 者），此元件包含圍綃於含金屬合金粉末的緊密集核心的 網套件。此·核心也包含一種基本上100% 的基本化合物， 其虽低於此元件（即電極）缌重齿的大約1.6%。 金屬合 金粉末使用標準技術以獲得製成的焊接珠的合金成份在本 發明内。基本化合物提供單一成份的肋熔劑，而減少焊接 金-¾中的氧含虽至低於焊接金嵐的約〇 . 〇 4 %的程度根抵本 (請先閃讀背面之注意事項再瑱寫本页) •装· .訂· 201282 A6 B6 五、發明說明（7 ) . ·-· — ___ —-. --- * * _ - . -- 一 發明，100%--的基本化合·物為氟化鈣粉末。 — 根據先前申請案的另一個面向（可用於本發明者），氟 - 化鈣係包含在核心中，其量在電棰缌重最的約0 . 1 %至約 0.9%之間。由於具有此低百分率的助溶劑成份（即寬化 鈣粉末），助溶劑空心電_所道遇的焊接問題已獲得克服 =而氟化鈣則控制了製成的焊接金靥中的氧含量。 根據先"if渖請案的再另_個面向，基本的金屬空心電極 包含了少量的聚合物以減低焊接金属中的可掮散g的量。 此聚合物熔點低於約1000T，因此可以顆粒形式摻入核心 材料中I在形成及拉製電極時保留其成份。此介質釋放出 單一的助熔劑（氟），以在電弧焊接法的過程中捕捉焊接 -金屬-中的可擴散_氫1聚合物可Μ增加至電極重量的¢.4% . 。這樣會使可擴散氫低於1 ppm且低至0. 6 ppm ，一種 從未得到遇的可擴散氫含量。雖然本發明可K使用在實心 金屬線電極中，然而氫清除聚合物卻不能。 . _ , 根據先前申請系的基本面（可作為本發明的焊接元件者 )•基本金屬空心電極在核心中包括作為單一成份助熔劑 的氟化鈣粉末，外加清除氫用的粉末，諸如含氟聚合物。 金賜合金粉末也與單一基本成份及Μ消除聚合物一起摻入 核心中。此·核心被可抽拉成直徑低於約〇 . 1 〇 〇英寸的電搔 的低碳套件所包圍。當然，可想見的是，電極的套件可Μ 在帘合_金火煻中形成· Κ避免在消耗性踅極的核心中熔合 金屬粉末的必要性。 無論合金金15足否在正確控制的袞件金蘭中或是由核心 {請先《讀背面之注意事項再填^本页) •裝. •打· •綠. 10 201282 A6 __·___B6 五'、發明說明（F ) · ---' τ — 〜， ---- -- · - - - · . - -- ' 中的金羼合金_粉末來制，.則替於先前申請案的這種重要的 特色並非闞鍵。合金的概念技術與结果可Μ依據此技藝的 _ 正常技術.來修正* κ獲得本發朋的新合金。然而，由 核心中使用合金金羼以獲得本發明的新穎-焊接金靥合金可 Μ獲得特殊的優點。因此〜本發明的一個面向包含了一種 如同先前申請茶所教導的基本金屬空心電掻，但具有最適 i金系统的扇點，在焊接金屬中包含了控制量的氧及可擴 散氫。使用這種電極去獲得本發明的新穎合金尚未賁行。 依本發明，已完成了極高強度鋼的金屬鈍氣電弧焊接，甚 至在未定位的焊接法中。 在其實際實行時，本發明為一種基本金屬空心電極；因 此，_焊接金羼珠的.合金金靥為粉末形式且壓在核心中。當 然，可.Μ想見的是，如果在套件鋼之熔合時可以獲得冶金 準確性，則合金材料可Κ摻入電極的圍繞套件中。根據本 '發明的較佳具腊寊例與本發明之最實際具體賁例，低碳或 低合金網套件可以用來圍繞此核心。產生所要焊接金賜合 金的合金金賜係以粉末形式摻入核心中。電極可以拉成所 要的大小，較佳為直徑低於0.100英寸的圓柱體。此焊接 罨極可以用來焊接高屈服強度钢.諸如屈服強度1 02 . 000 磅/平方英寸（ΗΥ-100)的網甚至高遠130,000磅/平方英 寸（Η Υ- 130)的網。根據先前申請茶，基本的金賜空心電極 可以用來非定位焊接，此乃由於铽化钙乃在一控制的、搔 限最大值（.此乃低於1 . 6% )，且此铽化鈣姐成了電掻上或 Ilf 1¾内的唯一肋熔劑成份。 (請先閲讀背"之注意事項再填寫本頁) *装· •打· A6 _- ____B6 五、發明说明（f) . . • · ~ .- · · . _ _在先前申請_茶中所界定的桴接元件的型式包含了焊接成 份Μ在焊接珠中獲得所要焊接金屬合金特定焊接金屬合金 -_ 及沉積這合金的方法姐成了宇發明。 為Μ低·或無預熱來獲得高屈服強度同亨維持良好凹口韌 度及斷裂抵抗的先前嘗試均未成功。本發明的基本目的為 獲得新穎的合金及沉積這種合金的方法，這個合金實現了 這些特性Ί - .這個及其他目的和儍點，將由下列參照附圖之說明而更 得明白。 圖式之簡要銳明 圖Ϊ為可用來進行夺發明Μ獲得新穎焊接金屬合金的基 -本金空心電極_的概略.截面圃； 圖2.為画1中所示電極改良的截面圖； 圃3為說明電極基本成份及焊接金屬氧含量間關係之曲 線圖； 圖4為顯示電棰缌重最中含氟聚合物的百分比與焊接金 屬中可擴散氫湄度間關係之曲線圖；及 圖5為顧示本發明合金成份與焊接金藤的屈服強度關係 ’及焊接熱输入對屈服強度關係之一對曲線圖。 較^亘ftg ΪΤ例 琨在參見附圖其中所示係供說明本發明的一個踅例。在 此筲例中兩塊一英寸厚的平板以含9 δ %氬與2 %氧的遮蔽 氣SI及55〜110千焦耳/英寸的焊接熱榆人，並預熱此平板 至2 5 0 Τ 的方式焊接。此平板係由高屈服強度眾用網 {請先聞讀背面之注意事項再填其本页) .¾. •打. -12 - 201282 A6 _· -_ B6 五、發明说明（/<?) ' V-- - — * .»—·. » *· . * -一 ™ ·、 _ · . - -·. - - -- HY-100所構成。基本金釋.空p電極1〇有一低碳外套管12， 在接缝14接合在一起，如圖1槪略所示。此圖顯示本發明 -_ 的特色M-下將加概括說明。 外套管1 2的接缝14可Μ重β或者依撺製_造焊接棒10的標 · 準方法來形成。外套管12之中為核心，由用來獲得本發明 所要及新穎焊接金屬合金的合金材料（以方形表示）顆粒 --- , 20，氟化鈣嘲粒22 (以大圓形表示）及少量含氟聚合物顆 粒.24 (Κ小圓形表示）來集聚形成。此核心乃由抽拉電搔 10至直徑低於0.1 00英寸壓緊而成。在此實例中，含氟聚 合物在實例X時缌電極重量0.16%，而在實例Υ時為 0 . 40倉量的％ ·(參看圖4)。氟化钙顆粒佔總霄槿重量 __ _的百-分比.為Ο τ金.屬合金顆粒20佔有電極總重量的約 19%的百分比。刺下的重量為外套管或管件12實例X與γ 给高屈腋強度軍用網諸如ΗΥ-100產生了令人滿意的焊接物 ' · - · - 〇 圖2為本發明較佳具體實例的改良，其中在外套管丨2内 的核心僅包括氟化鈣粉末2 2與氫減少劑粉末2 4。在此例中 ，金屬形成的外套管12包含了產生本發明新穎合金的合金 劑。 琨在參見·圄3，核心中的氣化鈣顆粒低於雷極缌塑虽的 約1 . 6 %。在1 %或接近1 %贵之铖化钙時，焊接品質開 始減低其可接受性，而超過約1 . 6 %之值會產生不適合用 在不同焊接位置焊接髙屈服強度網之霜極。當頻[化耗降低 時^''在焊接沉憒物中的氧含S即增加。當高屈服強度網的 a . 〇 . _ 1 3 - (請先«讀背面之注意事項再填寫本頁) k. .訂. A6 B6 五、發明説明（"） .一- - ---------- * * . —- 屈眼強度加時-，則焊接金屬中可K存在較少量时氧Μ符合 軍用規格，且產生可接受的衝擊強度。對於在較高範圍的 -- 高屈服強·度網（諸如ΗΥ-130)，包含於焊接金屬中的氧的 量必須少於高強度網（諸如ΗΥ-80)中的量'。因此，ΗΥ_-130中氟化鈣的最低含量在圖上的X位置。對於較低強 g的高強度網·（諸如HY-80) ·包含於焊接金靨中的氧可以 稍稍較高·。^It概念顯示在圖上的Y位置。因此，氟化鈣的 最低限乃依據本發明特別適用的高屈服強度鋼的屈腋強度 而變。在所有的例子中，焊接金屬合金具有焊接高屈服強 度網所舍的低氧含量。包含較多氧的能力僅於圖3中表示 ’其目的是為描述本發明及顯示實行本發明所需要的氟化 . '好的-最低限石-.-… . 現在參看圖4，此圖比較含氟聚合物，例如四氟乙烯的 百分比與焙接金屬中所發現的可擴散氫。氫的值用毫升/ 100克來’示，此值與ppm有一般直接的關係。實際上高 屈腋強度網應具有低於2 · 0 p ρ η的可擴散氫。低於1 . 〇 PPm的氫一般無法達到，除了在不應用於此範_的極度 控制條件下。可見，由摻和氟化鈣粉末與金屬合金粉末， 可Μ達成低於2 . 0 p p m的這一個目的，即使不用任何的氫 減少劑。_ f 在圆5中，上方的圖表顯示形成.本發明合金的成份的關 係’因j皮等對製成的焊接金屬合金的屈服強度有影溢。碳 及钛相當重要，因為微小的差異都會極刺烈地改荽屈服強 度。這些曲線的斜率界定了成份相對百分比的關係。在下 (請先«ί*·背面之注意事項再填需本頁) .装. •訂· .線. -14 - 201282攀α專到申請業屮文说明畜修玉.¾ (户 五、發明說明（/ >) 方的圖中，顯示了焊接熱输入量的影響。當熱量增加時， 屈服強度即大檑降低3在圖5的底部為用以解釋本發明所 發展的公式：常數5 0 · 0 2涤由兩圖上所示曲線的斜率，依 經驗而得。應用碳、錳、矽、鎳、鉬及鈦之百分比，Μ及 焊接熱输入量，即可以使用此公式求出屈服強度YS。此公 式在了解本發明的發明理念時很有利。本發明係闞於沉積 焊接金屬的合金成份=表I顯示本發明的10個實例，其沉 積之合金具有不同百分比之碳、錳、矽、鎳、鉬及鈦。每 一實例所產生的屈服強度及ΟΤ的査比值都提供Ε行係關 於敗據本發明所形成的個別焊接金靨合金的伸長量百分比 本年機Γ— 月曰 A 6 B6 (請先《讀背面之注意事項再填寫本頁) .¾.
表I 熔接》 坊人5 例子 千焦S /兵寸 C τ Μη 7· Si τ Ki 7· Μο 7· τι τ Υβ 千榜/ 平方Ν寸. Ε τ CVN 〇°F -6QF A 110 0.050 2.82 0.29 1.05 0.77 0-013 105.6 22 70 46 ' B 55 0.048 2.96 0.31 1.24 0.76 0.016 124.0 20 60 50 C 110 0.053 2.38 0.30 1.23 0.62 0.017 103.1 23 74 50 D 55 0.052 3.06 0.33 1.03 0.68 0.022 121.1 22 ΊΊ 59 E 85 0.051 3.22 0.34 1.ΑΑ 0.80 0.018 120.8 22 64 54 F 55 0.054 3.30 0.36 1.35 0.82 0.022 130.3 20 Α2 36 C 75 0.070 3.08 0.39 1.48 0.78 0.019 133.5 20 52 43 Η 55 0.068 3.15 0*36 1.25 0.85 0.021 139.1 19 Α8 37 I 85 0.066 3.72 0.40 1.69 0.93 0.019 137.0 19 Α1 32 J 55 0.065 3.74 0.41 1.54 0.97 0.021 1Α5.6 19 35 2Ί 甲 4(210X 297 公,¾) •訂· _綠· ^01282 A6 B6 五、發明说明（/3») - . ' 本發明的較佳具頮賁例為表I的實例c與D。在這些賁 例中，使用特定的空心電極，Μ電弧焊接法將焊接金屬沉 i到工作"件·上，所用的焊接熱输入量在實例C為110千焦 耳/英寸*或在賁例D為55千焦耳/英寸。用這兩種電弧 焊接法製成的合金姐成物列於表I中。實例C的錳為 2. 88% ;而碳為0.053%及钛為0.017%。 這樣產生了 10 3,100磅/平方英寸的.屈服強度、拉抻量百分比為23及 Ο T-；£査比值為_74乂將焊接熱輸入減少至55千焦耳/英寸 ，錳含.量即會增加、碳則大致維持相同而钛則大幅增加。 現在參考圖5之圖表及所附之公式，此變化會使屈服強度 相當陡峭的增加至121 , 000磅/方英寸，實例C與D問錳含 --- - fi差異的影堪如圖5及表I所示較不陡峭。本發明的其他 較佳具腊寊例為產生表II所示筲例G與Η的電極。這兩個 實例為用相同電極但不同焊接输人熱所製成的合金。主要 的合金差異堪是在鈦方面、增加的熱虽使鈦含虽減低，而 因此造成屏·腋強度大幅降低。這兩對表I中的連續筲例的 每一對為相同的電極，但以電弧焊接法而使用不同焊接熱 陆入來沉稂.。較佳的實例為實例C 、D的合金與寅例G、 Η的合金。如焊接技g所热知，架些合金成份會由電極傅 送至培接金屬*而由Μ’孤或合金程/]·，換失的逛較少。此現 {請先«讀笊面之注意事項再填窵本頁) •装. -打· 16 201262 A6 B6 五'、發明説明（丨. . …- 上__: … -- - • - - --- - · . ' ' . 象已绔電弧焊接界所热知.；0此，熟習此技藝的人可w輕 易地發展具有先前申請荼中電掻特性的電極的合金百分比 ’ K獲得_列於表· I中的所要百分比。對於這些較佳實例， 表11列出電極本身的重量百分比如獲得列於表π中的沉積 — - · * 金屬。 * • .. 參
-一 一 表 II 電極姐成物（％ ) 實 例 實 例 C與D G與Η 氟化鈣 0.55 0.50 含.iUb一物聚合物、- 0.13 0.42 Mg合金 0.05 0.03 S i合金 0.45 0.46 T丨合金 0.10 0.10 Μη合金 3.69 3.82 Ni合金 0.96 1,0 4 Ζ η合金 0 . 09 0 .04 Mo合金 0.67 0.78 松（包括c )- 剌餘百分比 刺餘百分比 根拇本發明1在依摅先前申誚蓀的指示而發展出許多锘 極—並完成表11所列合金姐成之後’已確定由低氙產生元件 發f，且具有在高強度網工作件上®用所滞的持性的合金 (請先閑讀背面之注意事項再填寫本頁) •装· ，訂· *緣· 17 201282 A6 B6 五、發明說明（/Ο ，-將需要下列-姐成。 二 合金元素 焊接金屬百分比 碳 - 0.03-0.09 錳 〆 · 2.5-4.0 矽 0.2-0.6 鎳 0.8-1 . 8 鉬 —-- 0 . 5-1 . 3 钛· .01-.05 氧 .015-.040 新穎焊接金屬合金的基本姐成為碳、錳及鈦。碳可由外 套管i核心中的合金金屬顆粒而來。若碳含量低於0.03* 則此-合金（與常-見的信念相反）將會失去凹口韌度。這是 維持碳至少在較低的0.03程度的第二層考慮。维持至少此 一碳百分比的主要因素是為増加屈服強度。若碳含量超過 0,09%，則斷裂敏感度會急剌地增加，而在凹口韌度方面 _ - .一 - · 產生無法接受的損失。因此，新穎合金姐成含碳在0.03-0.09 %的範圍内。在此合金的這三棰基本成份中，大量的 錳有其基本的重要性而且是新穎的。在過去，錳於焊接金 賜中一般低於2 · 0 % 很多。更確實地說，錳一般低於1 . 0 % 。'將氫減少至低於2 . 0 p p m，錳可以增加至超過2 . 0 %且 鎳可以減少。因此這兩_強度增加成份（錳及鎳）即以提 供較少_虽的碳化物沉澱的方式調合。錳比練較不會造成這 種沉澱。因此，用先前申請茶中所揭示的方法來減少擴散 氫的Μ，錳含1即可增加，而鎳含S即可減少。錳使用的 {請先《讀背面之注意事項再填寫本页) •装. •訂. .痒. 18 201282 A6 ___·__ B6 五'、發明说明（/6) _ . . 、 .--. r 一 ' ---„ - . · - (請先«讀t面之注意事項再填寫本頁) 範圍在2.5〜_4.0%之内9如圖*5中所示，當錳的百分比增 " - — 加時，屈腋強度即增加。因此，新穎合金欲得的庙服強度 越高•則.猛含'量增加得越多。錳含量超過4.0% 時，斷裂 抵抗力即增加。钛在碳、錳及钛三者的關·係中也是一種重 要的元素。如果钛的含量太低*則凹口韌度即低而屈服強 度亦低。如果钛的含量太高（即約0.05% )，則凹口強度 S低，而·斷裂抵抗力會增加。因此已確定鈦含量必須维持 在9.01-0.05%的範圍内。 除基本成份之碳、錳與鈦外•本發明亦使用輔助合金元 素矽、鎳與氧。矽為去氧化劑，用Μ消除製成的焊接金屬 的孔隙度；然而，高於約1. 0%含量的矽會使斷裂敏感度 增加-此原因 '矽维持在一般範圍0.2〜0.6%内。此一 - 、 - · .- 矽範圍會產生可接受的孔隙度，而不會增加焊接金屬的斷 裂敏感度。 .訂· .綵. 現請注意新穎合金中的鎳含量，如前所示，鎳维持在比 '一般與錳一起使用Κ控制屈服強度的量遨要低的程度。包 含鎳乃是為了维持高強度水準的凹口韌度◊鎳使微结構對 於冷郤速率較不敏感；然而，其包含之百分比不應高於約 2 .096 。若越過此上限（如製網所用者一般），則碳化物 沉猖增加。·逭個較的鎳含1促使斷裂敏感度降低。因此鎳 含虽必須低於2.0%，而錳高於2.5%。 這是這兩植強度 提高成份在用電弧焊接法形成的合金中的新關係。由圖5 可、出，錳比線對屈服強度的項獻來得大。因此錳用來增 加Έ服強度，而少虽的線主要用來维持凹口靭度及控制晶 19 A6 _' ；__B6 _ 五、發明説明（^) . · ------- - - ' - 粒的微结構，_因此製成的合佘在焊接法完成後，於大氣條 件下冷卻時，會適當地回火。本發明使用少量的氧。氧含 -- 量‘在0.015-0.040% 的範圍內，但較佳低於約0.035%。 包含至少約0.02%氧，此氧可稞定製成的·合金中的微結構 且控制其晶粒型式· Μ增加製成的合金的凹口韌度。高於 〇. 0 4%氧會使合金中之雜質增加又會減低凹口韌度。低於 •約0.015^〃則會損失凹口韌度。氧會幫助控制新合金的 微结構。比本發明所定更高的氧含量，會使凹口韌度減低 〇 鉬是=種可選擇加入此合金的成份。合金不含鉬可以獲 得85,000-90,000磅/平方英寸之間的屈服強度；然而，要 •獲得超過100,.〇〇〇磅-/平.方英寸的屈服強度，則母須含有鉬 . 。纟目會造成某些碳化物沉澱，此碳化物有害且應保持在 〇. 5-1 . 5%的範圍内。 製造一_種用電弧焊接法沉積而具有本發明所列百分比範 圍的焊接金屬之合金，可以獲得高抗張強度與必要的物理 與冶特性。 {請先《讀背面之注意事項再填窝本頁) .装. ♦訂· .綠，