[发明专利]一种高强度低屈强比气保护焊焊丝

说明书

技术领域

本发明涉及焊接材料领域，具体地说是一种高强度低屈强比气保护焊焊丝。

背景技术

为了减轻结构自重，节约钢材，同时增加安全可靠性，目前船舶、桥梁、机械工程、高压容器、管道运输等结构用钢都向高强高韧性的趋势发展。为保证钢结构的抗震性能，确保结构具有足够的非弹性应变能力，钢结构必须具有低的屈强比。通常认为，屈强比越小，材料的变形能力越大，在发生破坏时先经过一定的塑性变形后再失效断裂，从而延缓结构的损毁时间，以较安全的模式破坏。屈强比越大，材料屈服后的塑性范围很小，越容易产生断裂破坏。但屈强比太低势必会损失强度，造成材料浪费，而单一地提高强度又会使屈服比增大，所以合理的强度、韧性和塑性的匹配是提高建筑用钢过载抗力的前提保证。日本JISG3136、我国YB4104以及GB/T 19879等标准规定建筑用钢的屈强比小于0.80。随着冶金技术的进步和轧制工艺的变革，目前已经开发出高强高韧性和低屈强比的商用钢种并且得到应用。

焊缝金属的强度容易得到保证，要获得与钢材相媲美的韧性比较难，获得低屈强比的高强度焊缝则更难。经过对现有技术文献的检索可知，公开号为CN1413795的中国专利公开的“超低碳高强度气体保护焊丝材料”：焊丝熔敷金属的屈服强度为790MPa，抗拉强度最高达到840MPa，屈强比为0.94。公开号为CN101524795A的中国专利公开的高强度焊丝，其熔敷金属抗拉强度达到950MPa，屈强比也达到了0.93。从公开的相关发明专利可知，该类高强高韧性焊丝得到的熔敷金属强度高，并且具有较好的韧性，但是过高的屈强比使其很难在建筑用钢上有所应用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种高强度低屈强比气保护焊焊丝，能满足对焊缝金属高强度的要求，又有较低的屈强比，满足建筑结构钢的焊接制造要求。

本发明的技术解决方案如下：

一种高强度低屈强比气保护焊焊丝，其特点在于该焊丝配比按质量百分比为：

C 0.01～0.1％；Mn 1.2～4.0％；Si 0.1～0.4％；Ni 4.0～8.0％；Mo 1.0～3.5％；Ti 0～0.04％；Cr 0.1～0.6％；Cu 0.2～0.4％；Ba 0～0.1％；S≤0.02％；P≤0.02％；余量为Fe。

所述的Ba是由SiBaCa合金脱氧剂冶炼时脱氧残留得到。

所述的Ba的质量百分比优选范围为0.04～0.08％。

本发明的组分设计原理如下：

C含量：C是保证焊缝金属强度的元素，同时，C也是焊缝中致脆的元素。基于这种考虑，应保证焊缝中C的含量适中，通过加入Mn和Mo来保证足够的强度，C含量范围为0.01％～0.1％。

Mn含量：Mn作为微合金钢焊缝金属中的主要合金元素。Mn一方面作为脱氧剂，另一方面具有细化晶粒和固溶强化的作用，保证高强度的获得，Mn含量的范围为1.2～4％。

Si含量：Si是焊缝金属中的主要脱氧元素，也具有一定的固溶强化作用，Si含量的范围为0.1～0.4％。

Ni含量：Ni的加入一方面是为了在增强奥氏体的稳定性，保证下贝氏体组织的获得；另一方面，Ni可以保证焊缝金属具有优良的低温韧性，Ni含量范围为4～8％。

Mo含量：尽管以Mn代C保证焊缝金属的强度，但是过量的Mn损害韧性，因此通过Mo来保证焊缝具有足够的强度，Mo含量的范围为1.0～3.5％。

Ti含量：Ti主要是在焊缝中形成高熔点质点TiO和TiN，作为凝固形核核心，细化焊缝组织，提高韧性，一般要求Ti/N小于3.42，因此Ti含量范围为0～0.04％。

Cr含量：Cr主要提高淬透性，同时也能提高焊缝金属的抗腐蚀能力，Cr含量范围为0.1～0.6％。

Cu含量：Cu可以提高焊缝金属抗大气腐蚀的能力，Cu含量的范围为0.2～0.4％，如果焊丝镀铜该含量可以适当减少。

Ba含量：Ba既可以深度脱氧，又能脱硫，也可以促进氧化夹杂物聚集长大而去除氧化夹杂，对改善焊缝金属的塑性和韧性有益。在本发明中以SiBaCa合金的形式加入，含量范围为0～0.1％，以残留的方式保证焊缝金属的含量。