[发明专利]一种屈服强度900MPa级别的气体保护焊焊丝

说明书

技术领域

本发明涉及一种焊接材料，特别是一种屈服强度900MPa级别的气体保护焊焊丝。

背景技术

MIG（熔化极惰性气体保护焊）焊接方法由于焊接效率高、焊缝韧性较高，成为屈服强度大于900MPa高强度钢首选的焊接方法，在工程上获得广泛的应用，通常配套使用镍含量为2wt%～3wt%的锰镍铬钼焊丝进行900MPa高强度钢。其典型代表有美国军标MIL-E-24355B中的MIL140S焊丝，其主要合金成分为：碳（C）＜0.12 wt%，硅（Si）：0.30wt%-0.50wt%，锰（Mn）：1.50wt%-2.00wt%，镍（Ni）1.95wt%-3.10wt%，Cr（铬）：0.65wt%-1.05wt%，钼（Mo）：0.40wt%-1.00wt%，钒（V）：＜0.04wt%。该类焊丝的优点是：其合金系已经大量使用并得到验证；其焊缝组织为中温转变组织，含有较多的针状铁素体和粒贝组织；焊缝金属强度、塑性及韧性良好。但该类型焊丝存在的主要缺点为：合金的组配尚未处于最优化状态，突出的表现为仍需要要用较高的碳和微合金化元素钒来强化，这对于焊缝金属的韧性的提高不利。例如J. Stoop and E. A. Metzbower，A metallurgical characteristization of HY-130 steel welds中数据表明：MIL140S焊丝在7.7KJ/cm线能量条件下焊接时，其焊缝屈服强度达到1017MPa，冲击韧性达不到指标要求；在约12KJ/cm线能量条件下焊接时，其焊缝屈服强度为916MPa，冲击韧性勉强达到指标要求。可见强度和韧性水平的综合控制和匹配仍是该类焊材应用中的重要问题之一。Devasco公司的一种高强度焊丝其合金成分（质量百分比）为：碳（C）：0.09wt%，锰（Mn）：1.30wt%，硅：（Si）：0.30wt%，镍（Ni）：3.5wt%，钼（Mo）：0.95wt%，铬（Cr）：0.70wt%，铜（Cu）：0.75wt%，该焊丝的屈服强度达到966MPa，抗拉强度达到1034MPa，但是其-16℃冲击吸收能量仅为20J，这对于某些重要的需要确保韧性水平的结构件显然是不够的。而我国的一种高强度焊丝（中国专利ZL 02158129.0），其合金成分为：碳（C）：≤0.05wt%，锰（Mn）：1.50 wt%～2.50wt%，硅（Si）：0.20wt%～0.30wt%，镍（Ni）：3.0wt%～4.0wt%，钼（Mo）：0.2wt%～1.5wt%，该焊丝的成分设计显然是为了获得高的焊缝韧性，焊缝的-50℃冲击吸收能量接近100J，但是焊缝的屈服强度却在710～790MPa之间。现有技术的这些特点表明：在焊缝强度的提高和确保焊缝金属的高韧性方面是存在难度的，这也是困扰高强度焊接材料的众所周知的难点之一。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种屈服强度900MPa级别的气体保护焊焊丝，解决高强钢焊缝金属韧性偏低的问题。

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：

本发明的一种屈服强度900MPa级别的气体保护焊焊丝，其质量百分比组成为： C：0.05～0.09 %；Si：0.35～0.50%，Mn：1.40～1.70%；Cr：0.50～0.90%；Ni：2.8～3.5%；Mo：0.50～0.90%；Ti：0.01～0.03%；La：0.005%～0.02%；其余为铁。

其中，碳是主要强化元素，对强度有利，但过高对韧性及抗裂性不利，适当降低碳含量，可提高抗裂性及韧性，碳元素含量不宜高于0.09wt%；锰、硅是维持脱氧能力和保证焊接工艺稳定性的必要元素，但考虑到高锰硅易使高镍元素的焊缝出现粗大粒状贝氏体的组织和马氏体组织，使韧性恶化，因此锰、硅元素含量，尤其是锰元素不宜高于1.70wt%，同时考虑到强度控制的要求，锰元素的下限定为1.40 wt%；高含量的铬-镍-钼元素的优化组合是体现本发明既能提高焊缝强度又能确保焊缝韧性的关键：铬、钼元素是关键的强化元素，其含量宜分别在0.5wt%～0.9wt%之间，且其总量应在1.4wt%～1.7wt%之间，如此组合有利于保证焊缝强度，且对韧性损害不大；匹配于铬、钼元素，可韧化焊缝的镍元素含量应为铬、钼元素总量的2～2.1倍，即2.8wt%～3.6wt%之间，过高的镍含量将形成单一马氏体或粗大贝氏体组织恶化韧性，过低的镍含量则其对焊缝的韧化效果较差。