[发明专利]一种高强CO2气体保护焊丝

说明书

技术领域

本发明涉及一种高强CO₂气体保护焊丝，具体地说是一种采用Cr、Cu等合金元素进行合金化的焊丝。

背景技术

气体保护焊具有生产效率高、适应全位置焊接、便于实现自动化焊接生产等特点，已广泛应用于造船、工程机械、石油化工、汽车制造、石油管线等行业。目前发达国家的气保焊比例已达到30％以上，我国气保焊的比例也在逐步上升，气保焊丝用量很大。

气体保护焊丝的保护气体一般分为CO₂和富氩，富氩又以20％CO₂+80％Ar为主。一般来讲，CO₂气体成本低且相对环保，CO₂气保焊焊接效率高，但如果焊丝成分设计不合适，容易导致焊接飞溅大，焊缝金属冲击韧性不佳。

为了降低生产成本，改善生产条件，对于多数普通钢结构或机械产品的生产，用户希望更多地采用成本较低的CO₂保护气体和焊丝，且要求具有优良的焊接工艺性能，焊缝力学性能(主要是焊缝强度及冲击韧性)也需要满足一定的技术条件要求。

对于高强气体保护焊丝，人们往往把目光集中于提高焊缝韧性上，因而对富氩气体保护焊丝关注较多，国标GB/T8110中CO₂焊丝品种较少，主要有ER49、ER50、ER55系列及ER69-3。ER49、ER50为500MPa级焊丝，属普通焊丝。ER55及ER69-3含有较高的Mo，而ER69-3还含有较高的Ni，虽然焊缝具有较好的强韧性，但成本也大幅度上升。并且抗拉强度高于600MPa的只有ER69-3一个品种。

长期以来，人们把Ni作为焊缝韧化的一种主要合金元素，因此这些高强度高韧性气保焊丝中往往加入较高含量的Ni。在以往Ni成本较低时，Ni合金化不失为一种有效途径，但随着Ni价成倍增加，这些焊丝的使用者的负担也成倍增加，不利于焊丝的推广应用及相关企业的发展。现有的气保焊丝中，Mo是主要的强化元素，但Mo的成本同样很高。

焊丝采用冶炼、盘条轧制、拉拔及表面镀铜等工艺制成。气保焊丝中一般含有较高的Si和Mn，冶炼时可采用Mn铁及Si铁脱氧。其它合金元素如Ni、Mo、Cr、Cu等由于与氧的亲和力不大，冶炼时也容易控制。微量元素Ti、B、Als等及气体含量根据焊丝设计要求加以控制，是焊丝钢冶炼的难点。提高铸坯等轴晶比例能降低铸坯的脆性和合金元素的偏析，从而提高盘条金相组织的均匀性和性能，改善盘条的拉拔性能。焊丝直径一般为1.2mm，也有1.6mm和0.8mm的。对于强度不高的焊丝，Φ5.5mm盘条可直接拉拔成Φ1.2mm的焊丝，对于强度较高的焊丝，拉拔过程中需进行一次或多次热处理。最后进行表面化学镀铜或电镀。

发明内容

本发明针对现有气体保护焊丝成本高，焊接飞溅大，焊缝金属抗拉强度、冲击韧性低的弊端，提供了一种高强CO₂气体保护焊丝。本发明降低了焊丝的成本，提高了焊缝金属抗拉强度、冲击韧性。

本发明通过以下技术方案予以实现：

一种高强CO₂气体保护焊丝，所述焊丝的化学成分重量百分比为：C：0.08～0.15，Si：0.50～1.0，Mn：1.30～2.00，P≤0.025，S≤0.020，Cr：0.40～0.80，Cu：0.10～0.60，Ti：0.05～0.15，B：0.002～0.010，Als：0.002～0.03，余量为Fe。

上述焊丝的主要合金化原理是：(1)用Mn、Si、Cr及Cu元素为主要强化元素，这些元素均能提高焊缝金属的淬硬性，Cr、Cu还有利于细化焊缝晶粒，保证焊缝的强韧性。Cu含量在一定范围内时能提高焊缝韧性。(2)在焊丝中加入微量的Ti、B可以提高焊缝中针状铁素体含量，并抑制晶界铁素体的生成。(3)在焊丝中加入适量的Si、Mn作为脱氧元素，可以降低焊缝中的含氧量，提高焊丝焊接工艺性能。(4)控制焊丝中Als的含量，并使焊缝中Ti/Als值高于1，可以提高焊缝的韧性。

本发明具有以下优点：

采用C、Mn、Cr及Cu元素实现了焊缝的强化，控制微量元素的含量使焊缝得到了进一步韧化，实验证明，采用本发明所述焊丝使焊缝金属的抗拉强度达到了590Mpa以上，并且在CO₂保护气氛中焊接可以降低焊接时的飞溅；由于成分中不含有Ni和Mo，因此还具有成本低的优点。