[发明专利]一种高强钢气体保护电弧焊用实心焊丝

说明书

技术领域

本发明属于焊接材料技术领域，特别涉及一种高强钢气体保护电弧焊用实心焊丝(以下简称实心气保焊丝)。尤其提供了一种熔敷金属抗拉强度Rm≥650MPa的实心气保焊丝及其原料盘条，可用于工程机械、建筑、桥梁等领域相应高强钢板的焊接。

背景技术

近年来，焊接材料的品种结构发生了较大变化，手工电焊条耗费量虽然也在增长，但占焊材消费总量的比例由10年前的近80％降至50％以下，而自动焊所需的各种类焊丝比例则相应增长至50％以上，尤其实心气保焊丝，具有操作灵活、高效高能的优势，逐步成为替代手工电焊条的主要焊接材料，现年表观消费量基本稳定在150万吨左右，而随着我国劳动力成本持续上升、熟练焊工短缺以及焊接效率的提高等形势趋势，焊接自动化的进程明显加快，预计今后几年，我国焊接自动化水平仍将稳步提升，以焊丝为代表的半自动化、自动化焊接材料的比例将持续提高。

除了产品类型的改变，产品等级也在提升，随着战备性新型产业的发展，高端装备制造业所需的高端钢材逐年增量，例如海工、核电和煤电及水电工程、大型石化设备制造、桥梁工程等，大型工程机械也要配套发展。在这些领域中，钢材多数经过焊接加工才得以实现其功能，焊缝质量是工程结构寿命的关键，必须具有与基材相当的性能，因而对焊接材料也不断提出更高要求，这其中以高强度、高韧性为代表特征的高强焊丝，承担了缓解工程承载吨位和自身重量相矛盾的任务，即是首先发展的方向，将成为焊接材料市场的热点。

目前市场上高强类实心气保焊丝，主要分为两种类型，一是传统的Ni-Mo合金体系，可保证焊缝良好的机械性能，占据主流，但其原料盘条成本和加工制作成本均较高；其二是Cr-Ti-V-B合金体系，以相对廉价的合金元素替代Ni、Mo，降低了生产成本，可实现同样的强度，但不能稳定保证低温性能，因此适用于某些特定行业和领域。

焊丝是决定焊缝成分、组织和性能的主要因素，而由于实心气保焊丝的制作工艺和使用方法，原料盘条是决定焊丝品质的关键因素。传统的高强焊丝用盘条由于受到成本中合金种类和数量的影响，在焊丝的加工制作过程中均需经过退火处理，焊丝的制作成本相应提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强钢用实心气保焊丝及其原料盘条。焊丝可用于650-700MPa级别高强钢的焊接，熔敷金属同时具有良好的韧塑性；原料盘条成分设计有利于拉拔性能的有效控制，可以实现焊丝的经济制作。

一种高强钢用实心气保焊丝及其原料盘条，其化学成分按质量百分比为：C：0.06-0.15％，Si：0.60-1.00％，Mn：1.50-2.00％，P≤0.025％，S≤0.020％，Ni：0.10-0.60％，Cr：0.40-0.80％，Cu≤0.25％，V：0.02-0.10％，Ti：0.08-0.25％，B：0.002-0.008％，O≤0.0070％，N≤0.0070％，其余为铁和不可避免的杂质。

所用原料盘条元素含量与焊丝要求相同。

优选的，所述的C含量为0.06-0.10wt％。

优选的，所述的Si含量为0.60-0.90wt％，Mn含量为1.50-1.80wt％。

优选的，所述的Cr含量为0.40-0.60wt％。

优选的，所述的Ni含量为0.20-0.40wt％。

优选的，所述的Cu含量为＜0.15wt％。

优选的，所述的Ti含量为0.08-0.17wt％。

优选的，所述的B含量为0.003-0.006wt％。

优选的，所述的V含量为0.02-0.06wt％。

本发明个元素选择的原理：

C元素可有效提高焊缝强度，但碳含量过高时则焊接性不好，因此需控制适宜的范围。本发明中C含量0.06-0.15wt％，其最佳范围0.06-0.10wt％。

Si、Mn既是有效的脱氧元素，在钢中还可以发挥固溶强化作用，Mn可以提高钢的淬透性，都可提高焊缝强度；控制适宜的Si/Mn比值，也有利于焊缝熔敷金属流动性的控制，改善焊缝成型。本发明中Si含量0.60-1.00wt％，Mn含量1.50-2.00wt％，最佳范围分别是Si 0.60-0.90wt％和Mn 1.50-1.80wt％。

Cr能显著提高钢的强度、硬度和耐磨性，尤其与Ni复合使用时效果更显著，还增加熔敷金属中针状铁素体比例，有利于提高焊缝强度。本发明中Cr含量0.40-0.80wt％，其最佳范围0.40-0.60wt％。