[发明专利]一种高韧性低相变点的金属粉芯焊丝

说明书

本发明公开一种高韧性低相变点的金属粉芯焊丝，由金属镍、金属铬、金属锰、硅铁和金属钼组成，调配金属粉，焊丝的填充率在15％‑40％之间。采用药芯焊丝电弧焊的焊接方法，焊接电流180‑240A，焊接电压20‑26V，焊接速度250‑350㎜/min，采用多层多道焊的焊接工艺，层间温度控制在100‑180℃。保护气体采用80‑98％Ar和2‑20％CO₂。针对普通低相变焊材熔敷金属韧性低，不能满足实际的工程应用要求的问题，利用本发明的技术方案无须焊后消应力处理，且具有熔敷率高和高韧性抗疲劳低相变。

技术领域

本发明涉及一种焊丝，更加具体地说，尤其涉及一种高韧性低相变点的金属粉芯焊丝。

背景技术

在当今工业生产制造过程中，焊接已经成为应用最为广泛的连接技术之一，当代许多最重要的金属结构都是采用焊接的方法完成的。焊接过程中的不均匀温度场以及由它引起的局部塑性变形、焊材与母材的比热容不同、熔敷金属冷却过程中的热收缩以及复杂焊接结构等都会使焊接接头焊趾处产生较大的残余拉应力，这严重降低了焊接结构的疲劳强度。为了延长焊接焊接结构的疲劳寿命，往往需要进行焊后处理如：焊后消应力处理、TIG熔修法、超声冲击法、锤击法、喷丸法等等，这些焊后处理增加了制造工序，延长了制造周期，浪费了大量的人力、物力，增加了生产成本。

采用低相变(Low Transformation Temperature，LTT)焊材进行焊接，熔敷金属冷却过程中的相变温度低，此时材料已处于弹塑性或弹性状态，相变体积膨胀将会减少焊接热场造成的残余拉伸应力，体积膨胀越大，残余拉伸应力越小，甚至出现残余压缩应力，有效的增加了焊接结构的疲劳寿命。专利“用于提高焊接接头疲劳强度的焊条”(中国专利号ZL01130810.9)，马氏体相变温度范围100-250℃，采用此低相变(LTT)焊条的焊接接头疲劳强度比普通焊条的焊接接头的疲劳强度提高了10-40％；专利“提高焊接接头疲劳强度的药芯焊丝”(中国专利号ZL200510013182.7)，马氏体相变温度范围190-350℃，其疲劳寿命比一般药芯焊丝疲劳寿命最多能提高19倍，这些都证明了低相变焊材在提高焊接结构疲劳强度方面的优势，具有广阔应用前景。

但是在实际的工程应用中，对于焊接结构性能的要求不仅要具有良好的疲劳寿命，同样也要求具有良好的力学性能：如良好的韧性，强度等。然而前面提到的低相变焊材，在焊接完成冷却到室温时往往得到的是淬硬的马氏体组织，马氏体组织硬度高，韧性也比较低。专利“用于提高焊接接头疲劳强度的焊条”(中国专利号ZL01130810.9)中提到的普通低相变(LTT)焊条熔敷金属室温冲击吸收功(A_kv/J)在22.5-27J之间，而工程机械、钢桥等均要求熔敷金属-20℃冲击吸收功(A_kv/J)在27J以上，因此绝大多数的低相变(LTT)焊材熔敷金属冲击韧性低于工程应用的标准要求，不能满足工业生产中对焊接结构综合力学性能的要求，这严重的制约了低相变焊接材料的广泛应用。大型钢结构如：跨海大桥、工程机械、海洋平台、大型浮吊和海洋船舶等，均对焊接结构的韧性有比较高的要求。之前的低相变(LTT)焊材的韧性比较低，不能满足这些焊接结构的需要，而本发明的高韧性低相变(LTT)金属粉芯焊丝熔敷金属-20℃冲击吸收功(A_kv/J)均在50J以上，满足这些焊接结构的力学性能要求，因此具有更广阔的应用范围。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高韧性低相变点的金属粉芯焊丝，即针对普通低相变(LTT)焊材熔敷金属韧性低，不能满足实际的工程应用要求的问题，提供一种熔敷率高，无须焊后消应力处理的高韧性抗疲劳低相变金属粉芯焊丝。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现。

一种高韧性低相变点的金属粉芯焊丝，由焊丝金属粉和钢带组成，所述焊丝金属粉按照重量百分比(wt％)由金属镍18-50％，金属铬30-60％，金属锰2-8％，45#硅铁1.5-5％和金属钼0.5-12％组成，焊丝的填充率在15％-40％之间，填充率为焊丝金属粉质量/(焊丝金属粉和钢带的质量之和)。