[发明专利]一种低合金高强钢的实芯焊丝及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及焊接材料领域，具体涉及一种低合金高强钢的实芯焊丝及其应用。

背景技术

为了满足输电铁塔尤其是特高压输电铁塔的制造要求，减轻铁塔自重、增强铁塔承载能力，延长其使用寿命和提升经济效益，必须提高用于特高压铁塔的钢材强度，因此屈服强度更高的低合金高强钢在特高压铁塔中的采用显得尤为迫切和重要，如Q420、Q460等。随着母材强度的提高，为了保证焊缝的强度，需要向焊丝中加入足够量的合金元素来提高焊缝的强度，现有的低合金高强钢焊丝一般采用Mo等较贵重的合金元素来提高强度，或者配合一定量的Cr元素来强化。

随着合金元素Mo和Cr的增加，焊缝的强度得到了强化，但同时焊缝的韧性呈下降的趋势，焊缝容易产生淬硬组织，抗裂纹性下降。因此，如何保证焊缝在高强度的同时具有较高的韧性是提高焊缝质量的至关重要的因素。显然，去除焊缝的有害元素(如低熔点的砷、锡、锑、铅和铋等)，抑制有害元素的偏析，净化焊缝组织，捕获焊缝中的氢，改变焊缝组织中的夹杂物形貌、数量和分布情况，细化焊缝组织，对保证焊缝韧性和提高强度具有积极的作用。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术上的上述不足，提供一种可以净化焊缝组织、降低焊缝中的低熔点有害元素和氢、改善焊缝组织的夹杂物、细化焊缝组织的输电铁塔用低合金高强钢实芯焊丝。

为实现上述目的，本发明采用上述的技术方案：一种低合金高强钢的实芯焊丝，其特征在于，所述实芯焊丝的组分按重量百分比计为C：0.06～0.12，Mn：1.35～2.0，Si：0.65～1.05，B：0.001～0.003，Nb：0.05～0.2，Ni：0.05～0.15，Cr：0.05～0.2，Cu：0.15～0.5，P：≤0.015，S：≤0.015，稀土元素：0.01～0.05，余量为Fe和不可避免的杂质。

所述实芯焊丝的组分按重量百分比计为C：0.08，Mn：2.0，Si：0.7，Re：0.03，B：0.002，Nb：0.15，Ni：0.1，Cr：0.15，Cu：0.25，P：0.005，S：0.005，余量为Fe和不可避免的杂质。

所述Ni和Cr的重量百分比之和≥0.2。

所述P和S的重量百分比之和≤0.02。

所述Re与S的重量百分比之比(Re/S)≥2。

所述稀土元素为镧或铈或钇或其组合。

所述的低合金高强钢的实芯焊丝用于输电铁塔的制造。

以下是本发明的主要元素作用及限定：

C：0.06～0.12，

碳在焊缝中，含碳量越高，焊缝的强度就越高，但塑性、韧性也会随之降低；反之，含碳量越低，焊缝的塑性、韧性越高，其强度也会随之降低。为了达到焊缝具有匹配的强度和韧性，本发明的实芯焊丝中的碳重量百分比为0.06～0.12。

Mn：1.35～2.0，

Mn是强化元素之一，能溶解于铁素体中，起固溶强化作用，提高焊缝的强度，Mn又是一种良好的脱氧剂和脱硫剂，焊接时可以利用它来进行脱氧和脱硫，当Mn在焊缝中的含量小于2％时，可以使焊缝的强度明显提高，并能提高Mn在低温下的冲击韧性，本发明的实芯焊丝中的Mn重量百分比为1.35～2.0。

Si：0.65～1.05，

Si用以防止焊缝的氧化以及稳固基体保证焊缝强度，抑制先共析铁素体的产生，促进针状铁素体的形成，在焊丝过渡到焊缝中时，起到脱氧作用与强化焊缝的作用。但是Si会降低钢的焊接性能，在焊接时易生成低熔点的硅酸盐，增加熔渣和熔合物的流动性，引起喷溅，影响焊接质量，且当硅含量超过一定值，铁素体的冲击韧性急剧下降，本发明的实芯焊丝中的Si重量百分比为0.65～1.05。

稀土元素(Re)：0.01～0.05，

Re可以与钢中磷、砷、锡、锑、铋、铅等低熔点有害元素相作用，既可以与这些杂质形成熔点较高的化合物，也能抑制这些夹杂在晶界上的偏祈，起到净化作用，使钢中杂质减少。稀土极易生成稀土的氧硫化物和稀土硫化物，形成复合夹杂物或稀土硅酸盐化合物，它们熔点高且非常稳定，可以控制夹杂物的形貌。稀土能吸收大量的氢，可以抑制钢中氢引起的脆性和白点。稀土可以提高焊缝的强度和韧性，降低脆性转变温度提高钢的持久强度，特别是横向冲击韧性，有利于提高钢的疲劳性能。本发明实芯焊丝中的Re重量百分比为0.01～0.05

B：0.001～0.003，