[发明专利]一种抗拉强度900MPa级的气体保护焊丝

说明书

技术领域

本发明涉及气体保护焊实芯焊丝，具体属于一种采用Ni、Cr、Mo及Cu等元素进行合金化的焊丝，在应用时以富Ar(主要为20％CO₂+80％Ar)气体作为保护气，焊缝强度高于900MPa，冲击韧性优良，焊缝及焊缝上的热影响区组织均为马氏体加贝氏体，多层焊缝各部位组织较为均匀的抗拉强度900MPa级的气体保护焊丝。

背景技术

随着钢结构逐步向轻量化发展，钢铁材料的强度日益提高，抗拉强度900MPa级的钢铁品种的应用比例不断扩大。现在抗拉强度900MPa以上钢种大部分采用调质工艺，部分钢种应用了TMCP、DIFT及SIDT等先进工艺生产，钢的抗裂性能有一定的改善。900MPa级焊接材料大部分依靠从国外进口。或采用低强度级别的焊丝作低强度焊接匹配，从而使高强钢种的优势得不到完全的发挥。研制900MPa级焊接材料，有比较大的经济及技术意义。

JP2001001181为川崎制铁提供的抗拉强度高达950MPa以上，具有超高强度、超高韧性的气体保护焊丝。其主合金系为Mn-Ni-Cr-Mo，其中Ni、Mo及Cr含量较高，导致成本较高；另还加入Ti及Al进行微合金化。该焊丝Ti的加入量较少，易导致焊缝中微细Ti化物质点数下降，弱化晶粒形核的钉扎效应。而Al含量较高时又会形成较大颗粒的含Al夹杂，使焊缝脆化。

JP2007260697为日铁住金溶接工业公司提供拉伸强度高于900MPa以上、用于高强度结构钢的高强度、高韧性气体保护焊丝。其主合金系为Mn-Ni-Cr-Mo，其中Ni、Mo及Cr含量较高，另加入Ti、Al及V或Nb进行微合金化。V及Al的加入易引起焊缝上的热影响区粗晶区脆化。

另外，以上两个专利成分范围很宽，在实际成分各元素同时接近上限或下限时，其对应的焊丝焊缝强度差别将会很大，焊丝金相组织也将很不稳定。同时还会增加焊丝拉拔工艺的较大波动。

发明内容

本发明的目的在于克服目前存在的不足，提供一种焊接熔敷金属典型力学性能为：抗拉强度(Rm)为960MPa，延伸率(A)为15％，断面收缩率(Z)为63.0％，V型缺口夏比冲击功-20℃KV₂为67J，-50℃KV₂54J，焊缝及焊缝上的热影响区组织均为马氏体+贝氏体，焊缝组织均匀，熔敷金属冲击断口形貌以韧窝状为主的气体保护焊丝。

实现上述目的的技术措施：

一种抗拉强度900MPa级的气体保护焊丝，其组分及重量百分比为：C：0.06～0.10％，Si：0.40～0.60％，Mn：1.60～1.90％，P≤0.020％，S≤0.020％，Ni：2.40～3.00％，Cr：0.40～0.69％，Mo：0.40～0.80％，Cu：0.20～0.40％，Ti：0.05～0.15％，N≤0.005％，Als≤0.015％，其余为Fe及不可避免的杂质；焊丝碳当量CE：0.70～0.85，CE＝C+Mn/6+(Ni+Cu)/15+(Cr+Mo+V)/5。

本发明中各元素的作用及机理

C：当C含量较低时，焊缝强度较低；当C含量过高时，焊缝韧性下降。焊丝中的C含量为0.06～0.10％较佳。

Si：一方面具有脱氧作用，另一方面还对焊缝有强化作用。但焊缝中Si含量太高时会影响焊缝的韧性，降低焊缝的抗裂性能。焊丝中Si的重量百分比含量0.40～0.60％。

Mn：是焊缝强韧化的有效元素，在气保焊时还有利于脱氧，防止引起热裂纹的铁硫化物的形成。焊丝中Mn含量为1.6～1.90％。

Ni：有利于提高焊缝金属的韧性尤其是低温冲击韧性，降低脆性转变温度。Ni能减少先共析铁素体含量并改善焊缝韧性。Ni含量过高会导致焊缝与母材成分差别大，同时焊丝成本增加。焊丝中Ni的重量百分比含量为2.4～3.0％。

Cr：是一种有效的强化元素，并有细化铁素体晶粒的作用，但过高的Cr会降低焊缝的韧性。焊丝中Cr的重量百分比含量为0.40～0.69％。

Mo：是一种有效的强化元素，并有细化铁素体晶粒的作用，提高焊缝热处理性能，但过高的Mo会降低焊缝的韧性。焊丝中Mo的重量百分比含量为0.40～0.80％。

Cu含量在一定范围内时，能固溶于焊缝，提高焊缝强度和韧性。其含量较低时，作用和镍相似，提高焊缝强度和韧性；含量较高时，增加铜脆的倾向。另外，一定量的铜有利于提高焊缝抗腐蚀性能，提高抵抗失效的能力。焊丝中Cu含量为0.20～0.40％时较好。