[发明专利]一种向焊缝金属渗微量硼元素的方法及焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及到一种焊接冶金渗合金方法，尤其是涉及到通过焊条药皮、药芯焊丝药芯及埋弧焊剂向焊缝金属渗微量硼元素的冶金方法。

背景技术

利用钛(Ti)和硼(B)对低碳低合金钢焊缝金属进行微合金化处理，可以使焊缝金属获得非常高的韧性。因此，Ti-B处理是当今韧化钢焊缝金属的重要冶金手段。目前，在焊接材料应用领域，普遍采用硼铁合金直接向焊缝金属渗微量B的办法。即在焊条之药皮、药芯焊丝之药芯以及埋弧焊剂中加入硼铁合金，在焊接过程中，由于药皮、药芯或焊剂的熔化，导致其中的硼铁熔化，由此向焊缝金属渗微量的硼。而在表面化学热处理领域，往往通过渗硼来达到硬化工件的目的。随着渗硼技术的进步，出现了硼化物作为活性气体的离子渗硼研究。而在焊接材料应用领域，尚未见利用硼化物进行渗硼的报道。

发明内容

本发明的目的在于提出一种向焊缝金属渗微量硼元素的方法，以韧化钢焊缝金属。

在焊接材料——焊条、药芯焊丝及埋弧焊的药皮、药芯及焊剂中引入硼化物，通过硼化物在电弧空间的分解，达到将微量硼元素渗入焊缝金属。

根据以上考虑，本发明提供一种向焊缝金属渗微量硼元素的方法，包括：选择在电弧高温下可以分解出单质硼的硼化物，将硼化物加入到焊接材料的焊条药皮、药芯焊丝的药芯及埋弧焊剂等焊接材料中，硼化物与药皮、药芯及焊剂的质量百分比为0.1-2：100(具体可选：1：100，或1：22，或1：25，或1：50，或1：250，或1：525，或1：725，或1：950)；采用上述含硼化物的焊接材料进行焊接时，硼化物在焊接电弧空间分解出单质硼，单质硼向焊缝金属 渗入。

所述焊接材料为手工焊条药皮、药芯焊丝药芯及埋弧焊剂。

一种焊接方法，其包括：将硼化物加入到焊接材料中，硼化物与焊接材料的质量百分比为0.5-1：100(具体可选：1：100，或1：22，或1：25，或1：50，或1：250，或1：525，或1：725，或1：950)；采用上述含硼化物的焊接材料进行焊接时，硼化物在焊接电弧空间分解出单质硼，单质硼向焊缝金属渗入。

一种微量硼处理的手工焊条，手工焊条的药皮中的硼化物与药皮的质量百分比为0.1-2：100(具体可选：1：100，或1：22，或1：25，或1：50，或1：250，或1：525，或1：725，或1：950)。

一种微量硼处理的药芯焊丝，药芯焊丝的药芯中的硼化物与药芯的质量百分比为0.1-2：100(具体可选：1：100，或1：22，或1：25，或1：50，或1：250，或1：525，或1：725，或1：950)。

一种微量硼处理的埋弧焊焊剂，焊剂中的硼化物与焊剂的质量百分比为0.1-2：100(具体可选：1：100，或1：22，或1：25，或1：50，或1：250，或1：525，或1：725，或1：950)。

本发明的一种焊接冶金渗合金方法，具有以下积极效果：(1)本发明的方法，工艺操作简单，贴切市场需求；(2)使用本发明的方法，微量渗硼后可使熔敷金属的韧性提高，从而提高焊接结构的服役安全性，(3)我国是焊接材料大国，本发明提出了一种新的焊接冶金方法来提高焊接材料的韧性水平，对我国焊接材料产业的发展将发挥积极促进作用。

具体实施方式

实施例1：

根据本发明的冶金方法，在12MnCrNi钢配套手工焊条设计进行了实施。根据12MnCrNi钢配套手工焊条的技术要求(见表1)，设计并制作三批药皮含硼砂(四硼酸钠，Na2B4O7·10H2O)的12MnCrNi钢配套手工焊条(即将适量的硼砂加入到原药皮混合物中)，三批焊条所采用的钢芯和药皮粉料的成分分别如表2、3所示。三批焊条所施焊的母材及施焊工艺参数如表4所示。施焊后对所得的熔敷金属进行了力学性能测试，测试结果如表5所示。作为对比，用原药皮不含硼化物的12MnCrNi钢配套手工焊条的测试数据见表6。

表1实施例——12MnCrNi钢配套手工焊条的技术要求

熔敷金属力学性能

表2实施例——12MnCrNi钢配套手工焊条钢芯成分(重量，％)(规格4mm)

表3实施例——12MnCrNi钢配套手工焊条药皮成分(重量，％)

使用钾钠混合水玻璃粘结，药皮外径6.0mm。

表4实施例——三批焊条所施焊的母材及施焊工艺参数