[发明专利]一种含铜的高强度高韧性焊条熔敷金属

说明书

技术领域

本发明涉及一种焊接材料技术，特别是一种含铜的高强度高韧性焊条熔敷金属。

背景技术

目前，我国船体结构钢焊接采用的手工焊条，绝大多数都是普通低合金结构钢焊条，采用普通H08焊芯，药皮过度合金元素，熔敷金属中的Ni含量在1.4%以下，不含Cu，如390MPa的TH907焊条、440MPa的TH945焊条等。对于高强度结构钢用焊条也有研究，如专利200310100196焊条，其熔敷金属屈服强度在950MPa以上，Mn含量为1.2~1.9%，Mo沉淀强化为主，Mo含量0.66%以上，不含Cu；专利03104883.8焊条，其熔敷金属屈服强度在760MPa以上，Mn含量为1.2~1.6%，Mo沉淀强化为主，Mo含量0.66%以上，不含Cu；专利200610066049.2焊条，其熔敷金属屈服强度在780MPa以上，为高Ni焊条，Ni含量在7.1%以上，同时含有Co、Nb等元素，不含Cu；专利200610017847.6焊条，其熔敷金属屈服强度在950MPa以上，Mn、Mo强化，Mn含量为1.2~2.2%，Mo含量0.60%以上，不含Cu。专利200410037809.8焊条，其熔敷金属屈服强度在780MPa以上，Ni含量为2.9～6.9%，Cu含量在0.9%以下。这些高强度焊条目前尚未用于船体结构焊接。已经应用的屈服强度785MPa的V840焊条，其熔敷金属中含有较高的Cr（0.5~1.0%）、Mo（0.3~0.6%），不含Cu。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种含铜的高强度高韧性焊条熔敷金属，能够适用于高强度船体结构钢手工焊接，具有高强度、高韧性。

为了实现解决上述技术问题的目的，本发明采用了如下技术方案：

本发明的一种含铜的高强度高韧性焊条熔敷金属，属于Mn-Ni-Cr-Cu系，其化学成分质量百分数为： C：0.030/0.080； Mn：0.60/0.90；Si：0.15/0.35； Ni：2.20/2.85；Cr：0.62/1.00；Mo：0.40/0.60；Cu：0.70/1.10；其余为Fe。

优选的，所述的含铜的高强度高韧性焊条熔敷金属，其化学成分质量百分数为： C：0.046/0.072； Mn：0.60/0.83；Si：0.15/0.35； Ni：2.48/2.66；Cr：0.62/1.00；Mo：0.44/0.60；Cu：0.93/1.10；其余为Fe。

进一步的，所述的含铜的高强度高韧性焊条熔敷金属，其化学成分质量百分数：S≤0.020；P≤0.018。

本发明与其它高强钢手工焊条相比，主要有以下特点：

（1）含有适量的C元素；

（2）Ni元素含量适中；

（3）含有较高的Cu。

对于含铜的高强度高韧性焊条熔敷金属领域技术来说，由于焊接的本体金属性能的限制，熔敷金属本身的材料性能达到一定标准即可达到使用要求。过高的话，材料性能远远超过所焊接的本体材料，则指标失去实际意义。因此，本领域技术人员主要努力解决的技术问题在于如何降低成本、提高产品匹配性、制品耐久性等，特别是如何在不使用或者降低使用稀有元素的情况下，制造出合格的产品，扩大产品的适用范围，满足实际生产的需要。

焊缝中的C能够使焊缝金属保持足够的强度，并可以提高焊缝抗腐蚀性。对于高强度钢来说，C含量高会使钢的焊接性恶化，容易产生焊接裂纹。因此，本发明中，C含量作为受限元素需加以控制。

Mn作为合金化元素，不仅能够提高焊缝强度，而且能够在焊接过程中使焊缝脱氧，提高焊缝纯净度，改善焊接接头韧性，因此，本发明要求熔敷金属中保持一定范围的含Mn量。

Si 属于合金化元素，在焊接过程中参与脱氧和渗合金，同时对提高焊缝强度、改善焊接工艺性具有益处。但Si含量过高会降低焊缝低温冲击功，因此，本发明对Si含量范围也有明确规定。

Cr元素可以提高焊缝强度和硬度，改善焊缝金属耐腐蚀性，但Cr太高会使焊缝脆化，造成韧性下降。本发明对Cr含量限制在1.00%以下。

Ni作为合金元素，在低合金结构钢焊接材料中，主要作用是提高焊缝的低温韧性。但Ni含量过高会显著增加焊条成本。本发明为了达到焊缝高韧性的技术指标，将Ni含量限制在2.20~2.90%。

Mo在一定范围内不仅能够提高焊缝强度，而且可以细化晶粒，改善焊缝韧性，因此，本发明将Mo含量控制在0.40~0.60%的范围内。