[发明专利]一种1500Mpa级超高强度合金钢焊接用药芯焊丝

说明书

一种1500Mpa级超高强度合金钢焊接用药芯焊丝，属于材料加工中的焊接材料领域。本发明采取的技术方案是：为保证焊接合金同时有一定的硬度，采用铬的碳化物来作为硬质相骨架；为提高焊接合金的韧性和抗裂性，加入锰和镍，使合金基体为铁素体和奥氏体；为提高强度，加入优化过比例的钛、铌、钼，稀土元素等，使堆焊合金组织晶粒细化，净化晶界，脱硫、脱磷等。焊接抗拉强度大于1500MPa。

技术领域

本发明属于材料加工中的焊接材料领域，涉及一种用于焊接抗拉强度大1500MPa的合金结构钢用气保护焊接药芯焊丝，主要应用于建筑、机械制造领域。

背景技术

超高强度钢与普通结构钢的强度界限目前尚无统一规定，习惯上将室温抗拉强度超过1400MPa、屈服强度大于1200MPa的钢称为超高强度钢。超高强度钢除了要求其高的抗拉强度外，还要求具有一定塑性和韧性、尽可能小的缺口敏感性、高的疲劳强度、一定的抗蚀性、良好的工艺性能以及价格低廉等。超高强度钢现在已发展成为应用范围很广的一类重要钢种，大量应用对强度有特殊要求的领域，而且其使用范围正在不断地扩大到建筑、机械制造、车辆和其它工业装备上。与此同时，与之相对应的超高强度焊接材料发展严重滞后，限制了超高强度钢的发展应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于焊接抗拉强度大于1500MPa的合金结构钢用气保护焊接药芯焊丝.

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：为保证焊接合金同时有一定的硬度，采用铬的碳化物来作为硬质相骨架；为提高焊接合金的韧性和抗裂性，加入锰和镍，使合金基体为铁素体和奥氏体；为提高强度，加入优化过比例的钛、铌、钼，稀土元素等，使堆焊合金组织晶粒细化，净化晶界，脱硫、脱磷等。

本发明所提供的抗拉强度大于1500MPa的合金结构钢用气保护焊接药芯焊丝，其特征在于，所述药芯焊丝药芯成分组分即含量如下(重量百分比)：微碳铬铁：10-20％；中碳锰铁：5-15％；钼铁：2-8％；铌铁：6-15％；钛铁：2-8％；镍粉：5-10％；氧化钇：2-8％；金红石：1-6％；氟化钙：2-6％；氧化铋：0.2-0.8％；碳酸钾：0.4-1.0％；铁粉：余量；药皮采用SPCC钢带，药芯填充率为10-26％。

药芯焊丝直径1.2-1.6mm。

新一步优选微碳铬铁的为FeCr69C0.03；中碳锰铁的为FeMnC1.0；钼铁为FeMo55A；铌铁为FeNb50；钛铁为FeTi40A；镍粉中镍含量99.8％，余量铁。

其中，各组分成分及在药芯焊丝中的作用如下：

微碳铬铁(FeCr69C0.03)：铬是一种碳化物形成元素。在焊缝金属中，它能与碳生成Cr₇C₃等金属化合物，而这种金属化合物具有较高的强度、硬度。当它以颗粒状弥散性分布在金属基体上时，能大大提高材料的强度、韧性、耐磨性；

中碳锰铁(FeMnC1.0)：Mn是良好的脱氧剂和脱硫剂，Mn元素作为奥氏体化元素使焊接合金的基体中物相主要为铁素体和奥氏体，同时由于Mn的加入，焊接合金在冲击条件下还有自我硬化能力；

钼铁(FeMo55A)：钼对铁素体有固溶强化作用.同时也提高碳化物的稳定性，从而提高焊接合金的强度；

铌铁(FeNb50)：铌能细化晶粒，有较强的固溶强化作用，提高焊接合金的强度和冲击韧性；

钛铁(FeTi40A)：钛有极强的组织晶粒作用，晶粒细化带来的晶界加密,进一步提高了抗拉强度；

镍粉(镍含量99.8％，余量铁)：镍有较强的固溶强化作用，可提高焊接合金的强度和韧性；

氧化钇(Y₂O₃)：脱氧、脱硫，减少夹杂，净化晶界及焊缝组织，细化晶粒；