[发明专利]一种高强度高韧性气体保护焊丝

说明书

技术领域

本发明属于焊接材料领域，为一种金属材料焊接用气体保护焊丝，具体涉及一种尤其适用于焊接850~950MPa级别高强度高韧性工程结构用钢的高强度高韧性气体保护焊丝。

背景技术

随着工程机械新钢种强度与韧性的不断提高，用于工程机械、石油管线、压力容器、跨海大桥、军工军舰等新一代高性能工程结构用钢种具有高强度、高韧性特点，强度级别达到了850~950 Mpa。因而对焊接接头的性能也提出了更高的要求，焊缝熔敷金属抗拉强度必须达到与母材相当的强度850~950Mpa，并且还要满足低温服役条件下的低温冲击韧性的要求，即要求具有高强度又必须具有高韧性。同时气体保护焊丝有焊接工艺性好，生产效率高，焊接成本低，节能，适应全位置焊接，便于实现自动化和半自动化焊接生产等特点。

中国专利CN1290661C介绍了一种高强度高韧性气体保护焊丝，该焊丝的化学成份重量百分比为：C: 0.04～0.12、Si: 0.40～0.80、Mn: 1.40~2.00、S:≤0.015、P: ≤0.020、Ni: 0.40～1.00、Cr：0.20~0.50、Ti: 0.06～0.20 、Cu:0.30~0.50、B：0.002~0.0079、Al:≤0.02、余量为Fe；焊缝金属低温冲击功-60℃为173J，具有良好的低温冲击韧性，但不足之处是抗拉强度为735Mpa，不能满足800Mpa级及以上的高强度工程系列结构钢种在低温服役下强韧性匹配使用的技术要求。

中国专利CN101439446A介绍了一种高强高韧性气体保护焊丝，该焊丝熔敷金属抗拉强度为780~850Mpa，低温冲击韧功-20℃为70J，低温冲击韧性较差，不能满足目前高强钢结构在低温下服役的高韧性的使用要求。

中国专利公开号为CN101524795A的专利，该焊丝化学元素重量百分比为：C: 0.02～0.055、Si: ≤ 0.30、Mn: 0.6~0.9、Cr：≤0.80、Ni: 6.8～8.0、Mo: 0.45～0.60、V:≤0.035、Ti+ Al:≤0.075、Re:≤0.40、余量为Fe。该焊丝所得熔敷金属抗拉强度为800Mpa、-40℃条件下冲击韧性：Akv为100J，强度和韧性都有所提高，但从该焊丝公开专利的内容和化学成份可以看出：1、该焊丝加入了较高的价格昂贵的Ni元素（Ni：6.8~8.0），导致生产成本偏高。2、该焊丝对元素S、P未做限制，众所周知S、P在焊缝中易发生热裂和冷裂纹，当S、P过高时，会降低该焊丝的熔敷金属强度和韧性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种与850~950Mpa及以上的高强钢匹配焊接使用、既能稳定达到高强度，又能使接头具有优良的冲击韧性、冶炼工艺稳定的用于焊接高强钢的高强度高韧性气体保护焊丝。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种用于焊接高强钢的气体保护焊丝，其化学成份及重量百分比（%）为：C: 0.02～0.12、Mn: 1.20~2.10、Si: 0.20～1.00、S:≤0.010、P: ≤0.015、Ni: 2.00～3.50、Mo: 0.20～0.80、Ti: 0.20～0.30 、Cr：0.60~1.20、V≤0.05、B：0.005~0.010、Al:≤0.015、Cu:≤0.35、余量为Fe；

本发明的实施是通过混合气体（80%Ar+20%CO₂）保护进行焊接，焊丝中加入合适的Ni、Mo、Ti、Cr、V、B、Cu等合金元素，采用多种强化机理，提高焊接接头的强度和韧性，确保熔敷金属获得较高的强度和在低温服役条件下具有良好的韧性。

其具体作用：

C：是调整焊缝金属强度的主要元素，必须保证焊丝中有一定的C含量，但在高强度焊缝金属中，过高的C含量促进高C马氏体的形成，会使焊缝金属淬硬性增加，塑性降低，使焊缝金属冷裂纹敏感性增加，因此本发明将焊丝中的C含量控制在0.02~0.12%，进一步所述本发明C元素的优选范围为0.02~0.08%。

Mn：是本发明焊丝成份中主要的强化元素之一，同时又是脱氧元素，在联合的脱氧过程中，形成的氧化物能够促进针状铁素体的形成，添加适量的Mn在合金化过程中形成能够提高焊缝金属的强度和低温冲击韧性，能构改善焊接工艺性。本发明的Mn含量控制在1.20~2.10%

Si：在本发明中起脱氧作用和强化焊缝作用，本发明中Si含量控制在0.20~1.00%。此范围是根据当焊缝中Mn/Si≈3时，焊缝具有较好的脱氧效果，并考虑在气体保护焊中两种元素的过渡系数而确定的。