[发明专利]一种高韧性结构钢用实芯焊丝

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属材料焊接用气体保护焊丝，尤其是一种用于低合金高强钢板焊接的高韧性结构钢用实芯焊丝。

背景技术

目前国内用于低合金高强钢板(如Q460、Q550)焊接的气体保护焊丝品种单一，远远不能满足日益增长的低合金高强钢板气体保护焊的需求。国内普遍采用ER55-D2Ti焊丝或含镍钼系的60公斤级焊丝用于低合金高强钢板的焊接，但其成本高，不适合大范围推广。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高韧性结构钢用实芯焊丝，熔敷金属屈服强度大于500MPa，抗拉强度大于600MPa，焊接后，焊缝成形美观，飞溅小，裂纹敏感性低，能满足低合金高强钢板的焊接要求，相对于ER55-D2Ti焊丝或含镍钼系的60公斤级焊丝，在保证强度和冲击韧性的前提下，降低了生产及使用成本，适合大范围推广应用。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种高韧性结构钢用实芯焊丝，该焊丝材料组成的化学成分重量百分比为：

C 0.06～0.12，Si 0.4～0.8，Mn 1.2～2.4，Ni 0.05～0.30，Cr 0.15～0.30，S≤0.015，P≤0.020，余量为Fe及其它不可避免的杂质。

焊丝材料组成的化学成分中，Mn/Si＝2.5～3.0。

焊丝材料组成的化学成分中，Mn/Si＝3.0。

该焊丝材料组成还包括Ti，Ti的重量百分比为0.05～0.15，加Ti后Ni的重量百分比为0.05～0.15。

焊丝表面镀有铜，焊丝最终含铜的重量百分比为Cu≤0.50。

本发明采用Mn-Ni-Cr合金设计，并配合Si元素，使得该焊丝在保证强度和冲击韧性的前提下，其合金含量大大降低。

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；又能显著提高强硬度和耐磨性，但过量的铬含量将会引起碳化物偏析，将导致降低冲击韧性，因此本焊丝中的铬的重量含量应在0.15～0.3％。

镍能提高钢的强度，又能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，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，因此本焊丝中的镍的重量含量应在0.05～0.30％。

锰是硬化元素，同时还起到了脱氧和脱硫的作用，但过高的锰容易造成Mn的偏析，从而降低金属的韧性，因此本焊丝中锰的含量应在1.2～2.4％。

S、P有害元素，会对加工性能产生一些不利影响，主要会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。本焊丝中S、P的重量含量控制为S≤0.015％，P≤0.020％。

本发明提供的一种高韧性结构钢用实芯焊丝，有益效果如下：

1、与现有的ER55-D2Ti焊丝相比，合金含量比较如表1所示

表1

由上表中可以看出，本焊丝通过对化学成分进行合理的设计，各合金组分含量与现有的ER55-D2Ti焊丝相比，不需使用价格较为昂贵的钼钛合金(钼合金市价约为300000元/吨，钛合金市价约为200000元/吨)，而以价格便宜的镍铬合金代替(镍合金市价约为160000元/吨，铬合金市价约为15000元/吨)，大大降低了生产及使用成本，跟传统的钼钛系的60公斤级焊丝相比，增加了镍、铬合金的含量，不需使用钼钛合金，大大降低了生产及使用成本；同时，具有强度高、韧性好，抗裂性好等特点，熔敷金属屈服强度大于500MPa，抗拉强度大于600MPa，焊接后，焊缝成形美观，飞溅小，裂纹敏感性低，能满足低合金高强钢板的焊接要求，相对于ER55-D2Ti焊丝或含镍钼系的60公斤级焊丝，在保证强度和冲击韧性的前提下，降低了生产及使用成本。