一种高强度合金实芯焊丝

摘要

本发明涉及一种高强度合金实芯焊丝，其特征在于焊丝的主要化学成份组成及质量百比分为：C：0.06～0.12，Ni：3.6～6.1，Mn：1.65～1.85，Mo：0.4～0.7，Cr：0.8～1.2，Si：0.2～0.4，V：0.03～0.06，RE：0～0.05，Ti：0～0.015，Al：0～0.015，Nb：0～0.02，余量为Fe。由于本发明采用了Ni-Cr-Mo-Mn-V-Ti合金设计，并配合其它Si、Al、RE、Nb合金元素，从而使得钢种的强韧性、耐腐蚀、加工性等综合性能得到全面提升。具体优点为，一是本焊丝具有良好的加工工艺性能，其盘条冶炼、轧制及焊丝拉拔工艺容易实现，焊丝的成本较低；二是本发明焊丝焊缝金属的抗拉强度σb≥850MPa，伸长率δ5≥12％，-50℃下的冲击功AkV≥50J。

权利要求

1.一种高强度合金实芯焊丝，其特征在于焊丝的主要化学成份组成及质量百比分为：C：0.06～0.12，Ni：3.6～6.1，Mn：1.65～1.85，Mo：0.4～0.7，Cr：0.8～1.2，Si：0.2～

0.4，V：0.03～0.06，RE：0～0.05，Ti：0～0.015，Al：0～0.015，Nb：0～0.02，余量为Fe。

2.根据权利要求1所述的一种高强度合金实芯焊丝，其特征在于：焊丝的主要化学成份组成及质量百比分为：C：0.06～0.12，Ni：3.6～6.1，Mn：1.65～1.85，Mo：0.4～0.7，Cr：0.8～1.2，Si：0.2～0.4，V：0.03～0.06，RE：0.01～0.05，Ti：0～0.015，Al：0～

0.015，Nb：0～0.02，余量为Fe。

3.根据权利要求1所述的一种高强度合金实芯焊丝，其特征在于：焊丝的主要化学成份组成及质量百比分为：C：0.06～0.12，Ni：3.6～6.1，Mn：1.65～1.85，Mo：0.4～0.7，Cr：0.8～1.2，Si：0.2～0.4，V：0.03～0.06，RE：0.01～0.05，Ti：0.005～0.015，Al：

0.005～0.015，Nb：0.005～0.02，余量为Fe。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种高强度合金实芯焊丝，其特征在于：所述的RE为Ce、La混合稀土。

说明书

一种高强度合金实芯焊丝

技术领域

[0001] 本发明涉及一种高强度合金实芯焊丝，属于冶金领域。

背景技术

[0002] 新一代钢铁材料是超细晶粒、超洁净度、高均匀性、性价比更加合理的新钢种，开始广泛应用于超大船舶，尤其是舰艇之中。这类船舶用钢不仅要求强度高，还要求韧性强，焊接性良好，具有耐海水腐蚀性能，且厚度跨度大，因此焊接的难度很大。这就需要研发高质量的焊接材料与之匹配，实现焊缝的强韧化。

[0003] 而目前相关的高强度焊丝，其焊缝抗拉强度均低于850MPa。如：2000年日本新日铁株式会社申请的“管线气体保护焊接用焊丝及管线环缝气体保护焊接方法”，专利申请号JP2000218391A，介绍的气体保护焊丝的焊缝金属具有良好的低温冲击韧性，但不足之处是抗拉强度不能稳定达到700MPa；2002年武汉钢铁集团申请的“低合金高强钢用高韧性气体保护焊丝”，专利申请号01133651.X焊后的焊缝抗拉强度为700～800MPa，适用于700MPa级低合金高强钢的气体保护电弧焊；北京钢铁研究院申请的关于“超低碳高强度气体保护焊丝材料”，专利申请号02158129.0，其焊后焊缝最高强度可达840MPa。

发明内容

[0004] 针对上述存在的问题，本发明提供一种高强度合金实芯焊丝，焊缝金属抗拉强度达850MPa以上，低温冲击韧性良好，焊接工艺性能良好，可用于相应强度级别低合金高强钢大型、重要结构的实芯焊丝。焊丝具有良好的加工艺性能，适应于全位置焊接。

[0005] 为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案，一种高强度合金实芯焊丝，其特征在于焊丝的主要化学成份组成及质量百比分为：C：0.06～0.12，Ni：3.6～6.1，Mn：1.65～1.85，Mo：0.4～0.7，Cr：0.8～1.2，Si：0.2～0.4，V：0.03～0.06，RE：0～0.05，Ti：0～
0.015，Al：0～0.015，Nb：0～0.02，余量为Fe。

[0006] 由于本发明采用了Ni-Cr-Mo-Mn-V-Ti合金设计，并配合其它Si、Al、RE、Nb合金元素，从而使得钢种在强韧性、耐腐蚀、加工性等综合性能得到全面提升。具体优点如下：

[0007] 1.本焊丝可根据生产需要，制成焊条采用手工电弧焊、或直接采用埋弧焊、气体保护焊，对其进行焊接工艺的实施。焊丝具有良好的加工工艺性能。其盘条冶炼、轧制及焊丝拉拔工艺容易实现，焊丝的成本较低。

[0008] 2.本发明焊丝具有良好的工艺性能，焊接电弧稳定、飞溅小、无气孔、成型美观，适应于全位置焊接。焊缝金属的抗拉强度σb≥850MPa，伸长率δ5≥12％，-50℃下的冲击功AkV≥50J。

具体实施方式

[0009] 实施例一

[0010] 一种高强度合金实芯焊丝，采用1.5吨真空熔炼，焊丝的主要化学成份组成及质量百比分为，C：0.061，Mn：1.71，Ni：3.65，Mo：0.41，Cr：0.88，Ti：0.007，V：0.03，Si：0.21，RE：0.03，余量为Fe。所述的RE为Ce、La混合稀土。冶炼后将焊丝钢经轧制、拉拔等工序加工成规格为3.2mm的焊丝。焊丝制成焊条后进行焊接试验。试板牌号为980钢，厚度为20mm，焊接电源为ZX5-500-1，极性为直流反接，层间温度为100～120℃，环境温度为15℃，环境湿度为68％，焊接电流为150～170(A)，焊接电压为24～26(V)。熔敷金属的力学性能为：抗拉强度为934MPa，屈服强度830MPa，伸长率δ5为16％，-50℃下冲击功AkV为74J。

[0011] 本发明采用Ni-Cr-Mo-Mn-V-Ti合金设计，并配合其它Si、Al、RE、Nb合金元素，从而使得钢种在强韧性、耐腐蚀、加工性等综合性能得到全面提升。

[0012] 铬是抗腐蚀性的基本元素，能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性；又能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。当铬含量大于2％时，高温强度将随铬含量的增加反而下降。同时，还会引起碳化物偏析，将导致降低冲击韧性。因此本项目合金钢中的铬含量控制在0.8～1.2％之间。

[0013] 镍能提高钢的强度，又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力。镍能提高钢的抗疲劳性能，减少钢对缺口的敏感性，降低钢的低温脆性转变温度。钢中的镍含量应在3.6～6.1％之间。

[0014] 钼产生固溶强化，能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力。可抑制合金钢由于回火而引起的脆性。低钼含量形成M2X相，增加时效强化效果，高钼含量时还形成Laves相引起沉淀硬化。钼含量应在0.4～0.7％之间。

[0015] 钛是碳氮化物的形成元素，是钢中的强脱氧剂。它能使钢的内部组织致密，细化晶粒力；降低时效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。它可使钢在奥氏体范围内的高温下保持细的晶粒度，比如，在轧制前再加热时以及在焊接的热影响区中。

[0016] 钒是碳氮化物的形成元素，是钢的优良脱氧剂。添加微量的钒可细化组织晶粒，促进针状铁素体微结构的形成，从而从整体上提高焊接金属的韧性。钒与碳形成的碳化物，在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。钛与钒复合使用可获得更加细小的晶粒度，而无需热轧中通过控制来降低精轧温度。

[0017] 对微合金化元素的添加做出认真的计划是十分重要的，这可以确保微合金化元素对钢的性能产生理想的作用。例如，钢中钛的加入量必须加以严格控制，使钢中最大程度地形成细小的氮化钛颗粒，而不形成粗大的颗粒，以免对钢的断裂特性能造成不良影响。本发明中Ti含量不高于0.015％。

[0018] 稀土不仅可改善焊丝材料的冶金质量提高焊丝材料的纯净度，而且还可改善焊丝的工艺性能和提高焊缝金属的低温冲击韧性。但在焊丝中稀土含量过高将会增加焊丝材料中的夹杂，甚至产生脆性的稀土与铁的金属间化合物恶化焊丝材料的性能，本发明中混合稀土RE(Ce+La)加入量不高于0.05％。

[0019] S、P、O、N等属于有害元素，会对加工性能产生一些不利影响，主要降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹，还会降低钢的耐腐蚀性能。因此这些元素必须尽可能控制在最小范围内。本发明焊丝的化学成份S、P、O、N控制为(按重量％)：P≤0.008，S≤0.005，0≤0.004，N≤0.005。

[0020] 实施例二

[0021] 同实施例一的一种高强度合金实芯焊丝，其不同之处在于：所述高强度合金实芯