[发明专利]一种高韧性低合金实芯焊丝

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属材料焊接用气体保护焊丝，尤其是一种用于高强结构钢板焊接的高韧性低合金实芯焊丝。

背景技术

目前国内用于高强结构钢板(830MPa、900MPa级)焊接的气体保护焊丝品种单一，远远不能满足日益增长的高强结构钢板气体保护焊的需求。国内普遍采用低匹配的Mn-Si系焊丝ER83-1用于高强结构钢板的焊接，但其成本高，不适合大范围推广。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高韧性低合金实芯焊丝，熔敷金属抗拉强度大于830MPa，屈服强度大于730Mpa，能满足830MPa、900MPa级钢板的焊接，相对于焊丝ER83-1，在保证强度和冲击韧性的前提下，其合金含量降低近50％，极大地降低了成本，适合大范围推广应用。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种高韧性低合金实芯焊丝，该焊丝材料组成的化学成分重量百分比为：

C≤0.10，Si 0.4～0.8，Mn 1.2～1.9，Ni 1.0～2.5，Mo 0.25～0.55，Cr 0.18～0.35，Ti 0.05～0.20，B 0.0005～0.005，S≤0.015，P≤0.015，余量为Fe及其它不可避免的杂质。

焊丝材料组成的化学成分中，控制Mn/Si＝2.5～3.0。

焊丝表面镀有铜，焊丝最终含铜的重量百分比为Cu≤0.50。

本发明采用Mn-Ni-Cr-Mo-Ti-B合金设计，并配合Si元素，使得该焊丝在保证强度和冲击韧性的前提下，其合金含量大大降低。

铬是抗腐蚀性的基本元素，能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性；又能显著提高强度、硬度和耐磨性，但过量的铬含量将会引起碳化物偏析，将导致降低冲击韧性，因此本焊丝中的铬的重量含量应在0.18～0.35％。

镍能提高钢的强度，又能保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能在高温下有防锈和耐热能力，能提高钢的抗疲劳性能，减少钢对缺口的敏感性，降钢的低温脆性转变温度，因此本焊丝中的镍的重量含量应在1.0～2.5％。

钼产生固溶强化，能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力，可抑制合金钢由于回火而引起的脆性，因此本焊丝中的钼的重量含量应在0.25～0.55％。

钛是碳氮化物的形成元素，是钢中的强脱氧剂。它能使钢的内部组织致密，细化晶粒力；降低时效敏感性和冷脆性，改善焊接性能，因此本焊丝中的钛的重量含量应在0.05～0.20％。

锰是硬化元素，同时还起到了脱氧和脱硫的作用，但过高的锰容易造成Mn的偏析，从而降低金属的韧性，因此本焊丝中锰的含量应在1.2～1.9％。

硼可以降低固溶氮的含量，因此加入少量的硼可以提高材料的韧性。

S、P有害元素，会对加工性能产生一些不利影响，主要会降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹，还会降低钢的耐腐蚀性能。因此这些元素必须尽可能控制在最小范围内。本焊丝中S、P的重量含量控制为S≤0.015％，P≤0.015％。

本发明提供的一种高韧性低合金实芯焊丝，有益效果如下：

1、与现有的ER83-1焊丝相比，合金含量比较如表1所示

表1

由上表中可以看出，本焊丝通过对化学成分进行合理的设计，其合金总含量与现有的ER83-1相比，大大降低，最低仅为2.6805％，合金含量降低近一半，根据目前合金金属的市价计算，成本降低了近2000元/吨，大大降低了成本；同时，具有强度高、韧性好，抗裂性好等特点，其熔敷金属抗拉强度大于830MPa，屈服强度大于730Mpa。焊接后，焊缝成形美观，飞溅小，裂纹敏感性低，能满足830MPa、900MPa级钢板的焊接，在保证强度的前提下，冲击韧性也极优，并大大降低了成本。