專利名稱：一種低碳高鎳含量785MPa級氣體保護焊焊絲的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于焊接材料領(lǐng)域，主要涉及一種低碳高鎳含量785MPa級氣體保護焊焊絲，用于高強鋼焊接。

背景技術(shù)：
MIG焊接是屈服強度大于700MPa高強度鋼焊接的首選焊接方法，該焊接方法通常配用中鎳(2～3％)含量的MnNiCrMo焊絲，其典型的代表為美國軍標MIL-E-23765-2E中規(guī)定的MIL120S和MIL130S的成分。其優(yōu)點是該合金系已經(jīng)大量使用和驗證，組織為中溫轉(zhuǎn)變組織，含有較多的針狀鐵素體，焊縫金屬強度塑性韌性綜合性能優(yōu)良，其缺點是單道焊接和多層多道焊接焊接時，焊縫金屬的抗裂性問題較難得到解決。其原因一為焊縫金屬相變溫度高，會導致較高的焊接熱應力，從而增加氫致裂紋的敏感性；其原因二為焊縫為中合金含量，中溫相變會導致一定量的殘余奧氏體產(chǎn)生，奧氏體是強氫陷阱，對抗裂性提高有利，但是，一旦此類奧氏體可在焊后的時效和拉應力作用下分解，其中聚集的氫將促進局部氫致裂紋的產(chǎn)生，會產(chǎn)生惡劣的效果。在此背景下，高鎳焊接材料的研究受到重視，但高鎳焊接材料合金元素含量高，焊縫偏析嚴重，極易淬硬，各合金元素間必須良好配合。美國專利5523540和5744782均涉及了低碳高鎳焊接材料，專利5523540成分范圍太寬備受爭議，專利5744782中鎳含量低于4％，中國專利CN1413795涉及了高鎳低碳氣保焊絲，用于不預熱無后熱焊接，其焊縫屈服強度偏低(710～790MPa)，且鎳含量均在4％以下。


發(fā)明內(nèi)容
為解決上述現(xiàn)有高強度鋼的氣體保護焊接材料的不足之處，本發(fā)明提出一種焊縫屈服強度達到785MPa的低碳高鎳含量氣體保護焊焊絲。
為解決高強鋼焊縫金屬抗裂性差的問題，采用低碳高鎳合金化的技術(shù)路線研制氣體保護焊焊絲，≤0.055％低碳可以有效保證焊縫金屬的碳當量處于低范疇，有利于提高其抗裂能力，也利于獲得韌性塑性相對優(yōu)良的低碳馬氏體，6.8～8.0％的鎳含量，一方面能夠提供足夠的固溶強化，另一方面可降低相變點，同時獲得穩(wěn)定的殘余奧氏體和逆轉(zhuǎn)變奧氏體組織，進一步通過優(yōu)化的SiMnCrMo元素含量的配合，可以使焊縫金屬組織保持為馬氏體貝氏體混合組織，并獲得進一步強化，同時其塑性、韌性均處于優(yōu)良狀態(tài)。
本發(fā)明所提出的熔化極氣體保護焊焊絲成分為C0.02～0.055％，Si≤0.30％，Mn0.6～0.9％，Cr≤0.80％，Ni6.8～8.0％，Mo0.45～0.60％，V≤0.035％，Al+Ti≤0.075％，Re≤0.040％，其余為鐵。
碳元素處于較低水平，可以降低碳當量，提高抗裂性和塑性；錳硅是維持脫氧能力和工藝性的必要因素，但必須和高鎳合金化特點匹配使用，應處于較低水平，避免出現(xiàn)以馬氏體為主的組織；鎳是本發(fā)明焊絲體現(xiàn)優(yōu)越綜合性能的核心元素，可大幅度降低Ms點，獲得低溫相變組織，促進少量穩(wěn)定殘余奧氏體的形成，其較佳含量在6.8～8％之間，過高焊縫金屬淬硬性太強，塑性差，偏低則體現(xiàn)不出高鎳合金化的優(yōu)勢；適量添加鉻鉬元素除具有進一步的強化功能，還可優(yōu)化組織，獲得馬氏體貝氏體混合組織形態(tài)，韌性處于較高水平，過多的鉻鉬則會促進粗大馬氏體的形成，惡化韌性。微量的釩具有少量的析出強化效果；微量鈦鋁元素用以改善焊接工藝性，提高電弧能量密度；≤0.040％微量稀土元素一方面可提高焊接工藝性，另一方面可降低擴散氫含量；該成分焊絲在采用MIG焊接時，電弧穩(wěn)定，獲得的熔敷金屬或焊縫金屬組織為馬氏體貝氏體和少量奧氏體混合組織，其屈服強度大于785MPa，具有優(yōu)良的抗裂性，可實施低預熱無后熱焊接。
本發(fā)明中的焊絲MIG焊接具有以下特點 1)焊縫組織為低碳馬氏體貝氏體和少量奧氏體混合組織，強度韌性優(yōu)良，屈服強度大于785MPa，AKv-50℃在100J左右。
2)焊縫組織為低碳馬氏體貝氏體，相變溫度低，且馬氏體貝氏體相變具有應力誘發(fā)效應，這均有利于降低焊接熱應力。
3)單道焊接中高鎳殘余奧氏體的生成和多道焊接條件下高鎳逆轉(zhuǎn)變奧氏體的產(chǎn)生，不僅可提高韌性，同時可以穩(wěn)定氫陷阱的形式，大幅度提高焊縫金屬的抗裂性。
這些特點最終導致采用本發(fā)明氣體保護焊焊絲配合MIG焊接，焊縫不僅力學性能優(yōu)良，且具有優(yōu)良的抗裂性能，可適用于高強鋼的低預熱無后熱焊接。
本發(fā)明焊絲采用MIG焊接，可達到如下效果1)熔敷金屬和焊縫組織以貝氏體馬氏體混合組織為主，相變溫度低，可降低焊接熱應力，從而降低氫致裂紋敏感性。2)熔敷金屬和焊縫組織中含有少量的殘余奧氏體(在組織冷卻過程中形成)和逆轉(zhuǎn)變奧氏體(在多道焊接層間區(qū)域形成)，由于此類奧氏體鎳含量高，碳含量適中，具有強的穩(wěn)定性，一方面可成為氫陷阱減少擴散氫量，另一方面，也會減少擴散氫通過層間擴散聚集于最后焊層下部形成氫致裂紋的能力。
實施例 在本發(fā)明低碳高鎳高強度氣體保護焊絲成分范圍內(nèi)，共冶煉了9批焊絲，構(gòu)成9組實施例。焊絲成分見表1，焊絲配合MIG焊接熔敷金屬的性能見表2。本發(fā)明低碳高鎳高強度氣體保護焊絲均采用真空冶煉爐冶煉，以提高焊絲的純凈度。
表1本發(fā)明實施例焊絲材料化學成分(wt％)
表2本發(fā)明實施例焊絲MIG焊接熔敷金屬力學性能(wt％)

權(quán)利要求
1、一種低碳高鎳含量785MPa級別氣體保護焊焊絲，其特征在于所述氣體保護焊焊絲成分為C0.02～0.055％，S i≤0.30％，Mn0.6～0.9％，Cr≤0.80％，Ni6.8～8.0％，Mo0.45～0.60％，V≤0.035％，Al+Ti≤0.075％，Re≤0.040％，其余為鐵。
全文摘要
本發(fā)明屬于焊接材料領(lǐng)域；主要涉及一種低碳高鎳含量785MPa級別氣體保護焊焊絲，用于高強鋼焊接。所述氣體保護焊焊絲成分為C0.02～0.055％，Si≤0.30％，Mn0.6～0.9％，Cr≤0.80％，Ni6.8～8.0％，Mo0.45～0.60％，V≤0.035％，Al+Ti≤0.075％，Re≤0.040％，其余為鐵。本發(fā)明焊絲采用MIG焊接，可達到如下效果1)熔敷金屬和焊縫組織以貝氏體馬氏體混合組織為主，相變溫度低，可降低焊接熱應力，從而降低氫致裂紋敏感性。2)熔敷金屬和焊縫組織中含有少量的殘余奧氏體和逆轉(zhuǎn)變奧氏體，由于此類奧氏體鎳含量高，碳含量適中，具有強的穩(wěn)定性，可成為氫陷阱減少擴散氫量，也會減少擴散氫通過層間擴散聚集于最后焊層下部形成氫致裂紋的能力。
文檔編號B23K35/30GK101524795SQ20091006467
公開日2009年9月9日 申請日期2009年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月17日
發(fā)明者張京海, 方大鵬, 曲占元 申請人:中國船舶重工集團公司第七二五研究所