[发明专利]一种铁基药芯焊丝及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于焊接材料技术领域，具体涉及一种31Si2MnCrMoVE钢焊接用铁基药芯焊丝及其制备方法。

背景技术

31Si2MnCrMoVE钢属于超高强度钢，具有抗拉强度高、韧性大、屈强比(s/b)高、比强度(强度与密度之比)大和成形性等优良性能，在国防工业及航空航天设备中的应用日趋广泛。尤其是专门用于固体火箭发动机壳体的超高强度钢，其合金元素的含量小于5％，是一种低合金超高强度钢。

31Si2MnCrMoVE钢为我国自主研制的中碳调质钢，该钢含碳量高，合金元素种类多，淬硬倾向大，可焊性比较差，焊后容易产生裂纹倾向较大的脆性马氏体组织，冷裂纹倾向严重。目前国内对于31Si2MnCrMoVE钢的焊接一般选用H10SiMnCrNiMoV焊丝及ER50-6焊丝两种实芯焊丝进行焊接，但在实际生产中，焊接接头热影响区处时常出现冷裂纹缺陷，导致接头失效，造成产品报废。

在申请号为200710134162.4的发明中公开了一种铁基药芯焊丝，药粉按质量百分比由以下组分组成：碳粉0.05％～0.30％，硅粉3.0％～6.0％，锰粉6.0％～12.0％，硫粉0.02％～0.10％，铝粉0.3％～1.5％和余量铁粉，满足[ln(Al×100)]/S值的范围在50～90。该铁基药芯焊丝采用Al作为脱氧剂，焊接过程飞溅较大。

在申请号为201210337473.1的发明中公开了一种二氧化碳气体保护焊用含Ti型金属药芯焊丝，该药芯焊丝由钢带外皮和金属药芯粉末组成，金属药芯粉末重量占焊丝总重量10％～30％；以金属药芯粉末的总重量百分比计，金属药芯粉末的组分及重量百分比为：氟化物0.1～5.0％，C0.01～0.20％，Mn10～18％，Si3～8％，Zr0.01～1.5％，Ti0.1～5.0％和余量Fe。该药芯焊丝利用氟化物作为造渣剂，使焊接时产生焊渣。

申请号201210161944.8一种含钛或铌奥氏体不锈钢焊接用药芯焊丝，由药粉和外用不锈钢带组成，其中药芯占焊丝总重量的21.0～25.0％，药芯中各组分占药芯的重量百分比为：铬粉15.0～18.0％，镍粉9.5～11.0％，铌铁4.0～5.0％，电解锰4.0～6.0％，硅钙合金粉1.0～3.0％，金红石10.0～15.0％，石英3.5～5.0％，锆英砂15.0～20.0％，长石6.0～11.0％，冰晶石1.5～2.5％，碳酸锂0.5～1.0％，氧化铋0.5～0.8％，铁粉余量。药芯中二氧化钛与二氧化锆的含量之和与二氧化硅的含量之间的比例为1.5～2.0；锰粉与硅钙合金粉的含量之比为2.0～3.0；外用钢带为含碳量低于0.02wt％的奥氏体不锈钢带304L，药芯焊丝的直径为0.9mm～1.2mm。采用该药芯焊丝可实现含钛或铌的奥氏体不锈钢的全位置焊接，焊丝具有良好的焊接工艺性能。该药芯焊丝焊接时产生焊渣,焊接效率低，不利于连续施焊。

发明内容

为克服现有技术中存在的焊接工艺性差、焊接效率低，并且不利于连续施焊的不足，本发明提出了一种铁基药芯焊丝。

本发明所述铁基药芯焊丝由2.5％～5％的硅铁、5％～7％的锰粉、0.8％～2％的铬粉、5％～15％的镍粉、0.5％～1.2％的钼粉和69.8％～86.2％的铁粉组成。所述的百分比均为质量百分比。

本发明提出的制备所述铁基药芯焊丝的具体过程是：

步骤1，称量物料。按比例称量2.5％～5％的硅铁、5％～7％的锰粉、0.8％～2％的铬粉、5％～15％的镍粉、0.5％～1.2％的钼粉和69.8％～86.2％的铁粉，所述的百分比为质量百分比。

步骤2，制备药芯粉末。将称取的粉体混合均匀后，放置在烘干炉中烘干，烘干的温度为200～300℃，烘干时间为2.0～2.5h，得到药芯粉末；

步骤3，制备药芯焊丝。将低碳钢钢带轧制成U形槽。向所述U型槽中加入得到的药芯粉末。所述药芯粉末的填充率为27～30％。将所述U型槽碾压闭合，并拉拔至直径为1.2～2.0mm的丝，得到半成品的药芯焊丝。

步骤4，盘丝。用拉丝机将得到的半成品的药芯焊丝拉直后盘成圆盘，得到药芯焊丝。

本发明的目的是提供一种31Si2MnCrMoVE钢焊接用药芯焊丝及其制备方法，焊接接头具有优良的韧性与强度。

本发明所采取的技术方案的特点在于：

外皮材料为低碳钢钢带，其中杂质元素的重量百分比：P≤0.009％，S≤0.008％。

该药芯焊丝中药芯的填充率即药芯占焊丝的重量百分比为25％-35％。