[发明专利]一种高强度高韧性铁粉焊条熔敷金属

说明书

技术领域

本发明涉及一种焊接材料领域技术，特别是一种高强度高韧性铁粉焊条熔 敷金属。

背景技术

目前，我国船体结构钢焊接采用的手工焊条，绝大多数都是普通低合金结 构钢焊条，采用普通H08焊芯，药皮过度合金元素，熔敷金属中的Ni含量在 1.4％以下，如390MPa的TH907焊条、440MPa的TH945焊条等。对于高强度 结构钢用焊条也有研究，如中国专利CN200310100196介绍了一种焊条，其熔 敷金属屈服强度在950MPa以上，Mn含量为1.2～1.9％，Mo沉淀强化为主，Mo 含量0.66％以上；中国专利CN03104883.8介绍了一种焊条，其熔敷金属屈服强 度在760MPa以上，Mn含量为1.2～1.6％，Mo沉淀强化为主，Mo含量0.66％ 以上；中国专利CN200610066049.2介绍了一种焊条，其熔敷金属屈服强度在 780MPa以上，为高Ni焊条，Ni含量在7.1％以上，同时含有Co、Nb等元素； 中国专利CN 200610017847.6介绍了一种焊条，其熔敷金属屈服强度在950Mpa 以上，Mn、Mo强化，Mn含量为1.2～2.2％，Mo含量0.60％以上。这些高强度 焊条目前尚未用于船体结构焊接。目前在用的屈服强度785MPa的V840焊条， 其熔敷金属中含有较高的Cr(0.5～1.0％)、Mo(0.3～0.6％)；屈服强度590MPa 的ZS60A焊条，采用超低碳焊芯(焊芯中C≤0.04％)，熔敷金属中C含量一般 在0.3～0.55％之间，Si、Mo含量大多均在0.20％以下。上述焊条均属于普通低 合金钢手工焊条，熔敷效率均不超过100％。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对目前我国典型船体结构用高强度钢中 应用广泛且用量大的10CrNi3MoV钢，发明一种高强度高韧性铁粉焊条熔敷金 属，实现10CrNi3MoV系列钢平焊和平角焊的高效率焊接，同时保持焊缝高强 度、高韧性和良好的综合性能。

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：

本发明的一种高强度高韧性铁粉焊条熔敷金属，属于Mn-Ni-Cr-Mo系， 其化学成分质量百分数为：C：0.030～0.080；Mn：0.80～1.80；Si：0.20～0.50； Ni：2.30～3.50；Cr：0.10～0.25；Mo：0.10～0.25；Ti：0.010～0.040；S≤0.010； P≤0.016；其余为Fe。

本发明的一种高强度高韧性铁粉焊条熔敷金属，其优选的化学成分质量 百分数组成可以为：C：0.036～0.061；Mn：0.972～1.61；Si：0.247～0.432；Ni： 2.49～3.27；Cr：0.141～0.215；Mo：0.120～0.156；Ti：0.014～0.028；S≤0.010； P≤0.016；其余为Fe。

本发明的一种高强度高韧性铁粉焊条熔敷金属制得的焊条，与其它高强 钢手工焊条相比，主要有以下特点：

(1)含有适量的C元素；

(2)Ni元素含量适中；

(3)Cr、Mo元素含量较低；

(4)含有微量Ti。

上述这些特征的作用和选择确定原理在于：

焊缝中的C能够使焊缝金属保持足够的强度，并可以提高焊缝抗腐蚀性。 对于高强度钢来说，C含量高会使钢的焊接性恶化，容易产生焊接裂纹。因此， 本发明中，C含量作为受限元素需加以控制；

Mn作为合金化元素，不仅能够提高焊缝强度，而且能够在焊接过程中使 焊缝脱氧，提高焊缝纯净度，改善焊接接头韧性，因此，本发明要求熔敷金属 中保持一定范围的含Mn量；

Si属于合金化元素，在焊接过程中参与脱氧和渗合金，同时对提高焊缝 强度、改善焊接工艺性具有益处。但Si含量过高会降低焊缝低温冲击功，因此， 本发明对Si含量范围也有明确规定；

Cr元素可以提高焊缝强度和硬度，改善焊缝金属耐腐蚀性，但Cr太高 会使焊缝脆化，造成韧性下降，因此本发明对Cr含量进行了限制；

Ni作为合金元素，在低合金结构钢焊接材料中，主要作用是提高材料塑 性和低温韧性。但Ni含量过高会增加焊缝的热裂纹倾向。本发明为了达到焊缝 高韧性的技术指标，将Ni含量限制在2.98～3.27％；