專利名稱：一種焊絲、盤條及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及合金焊接材料，特別是鐵道車輛用高耐蝕型的耐候氣體保護焊絲及盤條及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
最早的普通商用耐候鋼，可以分為高磷銅加鉻、鎳的CorTen A系列以鉻錳合金化為主的CorTen B系列。第一代用于鐵道車輛的耐候鋼主要為CorTen A。第二代鐵道車輛用耐候鋼主要為不含P的Cu-Cr-Ni合金系的高強耐候鋼。二者的耐候性能相當。但隨著國家對鐵道相關(guān)領(lǐng)域的大力投入，認為現(xiàn)有的耐侯鋼不能滿足鐵道車輛的重載與長壽命的要求。為此小批量試制了鋁合金與不銹鋼車輛。這兩種材料制成的車輛，其耐腐蝕性能大大提高，但同時也存在著其它問題。如二者均在成本過高，制作成本過高，同時鋁合金車的 強度與耐磨的能力還不足。為此鐵道部希望可以開發(fā)出大大提升其耐候性能的第三代的耐候鋼，同時具有良好的經(jīng)濟性與可制造性。針對鐵道部的需求，寶鋼開發(fā)了第三代鐵道車輛用新型高耐蝕型耐候鋼，其合金含量屬于中合金，介于低合金鋼和不銹鋼之間。但是目前還沒有能夠適用于第三代鐵道車輛用新型高耐蝕型耐候鋼的焊絲。因此，需要開發(fā)一種適用于第三代鐵道車輛用新型高耐蝕型耐候鋼的焊絲。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要是解決第三代鐵道車輛用新型高耐蝕型耐候鋼系列(S450EW、S350EW)的配套氣體保護焊絲問題。焊態(tài)下，氣體保護焊絲熔敷金屬的綜合力學(xué)性能和耐腐蝕性能可以滿足鐵道部對第三代耐候鋼焊接材料的技術(shù)要求。因此，本發(fā)明的目的在于提供一種高耐蝕型的耐候氣體保護焊絲及盤條。本發(fā)明中的氣體保護焊絲及盤條的化學(xué)成分為(wt % ) C ^ 0. 05 %, Si 0. 10-0. 60%, Mn 0. 3-1. 2%, S^O. 015%, P 彡 0. 020%, Cr :1. 0-2. 0%, Ni :3. 0-5. 0%,Cu :0. 05-0. 40%, Ti :0. 03-0. 20%, 0^0. 010%, N 彡 0. 010%, H 彡 0. 0005%，余量為 Fe及不可避免的雜質(zhì)元素。優(yōu)選地，C:0. 01-0. 05%。優(yōu)選地，0彡 0. 0040%。優(yōu)選地，N彡 0. 0060%。這種焊絲富氬氣體保護焊后，焊態(tài)下所得熔敷金屬的綜合力學(xué)性能，可達到如下指標下屈服強度ReL彡500MPa，抗拉強度Rm彡650MPa，伸長率A彡17%, -40°C時的Akv ^ 47J。熔敷金屬的耐腐蝕性能，與第三代鐵道車輛用新型高耐蝕型耐候鋼S450EW相t匕,其相對腐蝕率不大于10%。相對腐蝕率即在同等條件下，熔敷金屬失重速率與母材失重速率之間差值的絕對值與母材失重速率的比值。相對腐蝕率=I (母材失重速率-熔敷金屬失重速率)I /母材失重速率X 100%。
這種焊絲具有優(yōu)良的焊接工藝性能，焊接時電弧穩(wěn)定，飛濺少，焊縫成形美觀，焊縫金屬氣孔敏感性小，適用于全位置焊接。本發(fā)明的中合金耐蝕型耐候焊絲是在焊態(tài)(焊接后不經(jīng)任何焊后熱處理，即直接使用的狀態(tài))下使用，為了達到良好的耐腐蝕性能和綜合力學(xué)性能，因此需要一定的合金成分，同時要保證良好的低溫沖擊韌性、可焊性及經(jīng)濟性，合金成分應(yīng)盡可能簡單且必須使用潔凈鋼技術(shù)。其合金系為Ni-Cr-Si-Mn-Ti，它通過固溶強化、析出強化、細晶強化等手段來提高熔敷金屬的強度和低溫韌性。具體化學(xué)成分的限定理由如下C :碳含量增加，會使強度增加，延伸率降低，塑性、冷變形能力變差，這對焊絲盤條的拉拔性能不利。因此本發(fā)明C的選擇的范圍是彡0. 05%，優(yōu)選地，C :0. 01-0. 05%。Si :為脫氧元素，同時含量太高，會通過固溶強化提高強度，并影響熔敷金屬的韌性，合理的范圍是0. 10-0. 60%。Mn :也為脫氧元素，但在本合金體系中，含量太高時，在提高焊縫金屬強度的同時， 也會使塑韌性變差，因此錳的合理的范圍是0. 30-1. 20%。Cr :是本發(fā)明的主要耐候性元素之一，但鉻具有很強的淬透性，可使C曲線右移。如果含量過高，會降低鋼板韌性，增加脆性相產(chǎn)生的可能性，對焊接不利，其合理范圍是I. 0-2. 0%。Ni :也是本發(fā)明的主要耐候性元素之一 ；Ni可促進奧氏體向針狀鐵素體轉(zhuǎn)變，同時降低奧氏體向鐵素體的相變溫度，抑制共析鐵素體的形成；為了避免Cr所產(chǎn)生的脆性組織，需要加入一定量的Ni含量來平衡；隨著焊縫金屬中Ni含量的提高，焊縫金屬的低溫韌性趨于穩(wěn)定；因此其合理范圍是3. 0-5. 0%。Cu :一定量的銅含量可有效防止氫脆的發(fā)生，這一點對于中合金焊絲比較重要。同時Cu也可以在一定程度上提高焊縫金屬的耐候性?；谶@些因素本發(fā)明限定銅的范圍是
0.05-0. 40%。Ti :鈦在焊縫金屬中主要起到脫氧、脫氮作用；Ti在熔池內(nèi)與O2結(jié)合生成TiO，在固態(tài)相變時為AF(針狀鐵素體)提供形核基礎(chǔ)；同時作為強碳氮化合物形成元素，它們的細小析出相可細化組織，提高焊縫金屬的強韌性與塑性；一定量的Ti可以明顯改善焊絲的焊接工藝性，減小飛濺；但較多的Ti會大幅提高焊縫金屬的強度，并降低其延伸率，所以其含量限定在0. 03-0. 20%。P、S :雜質(zhì)元素含量越低，鋼質(zhì)就越純凈，韌性會越好。綜合煉鋼成本的因素，分別控制在P彡0. 020%, S彡0. 015%本發(fā)明的焊絲盤條和焊絲，可通過焊絲盤條和焊絲的常規(guī)生產(chǎn)工藝制造。例如，本發(fā)明的高強氣體保護焊絲盤條的生產(chǎn)方法及其工藝路線轉(zhuǎn)爐加LF(LADLE FURNACE，即鋼包精煉爐)和RH (RH精煉爐全稱為RH真空循環(huán)脫氣精煉爐)爐精煉，或電爐加LF和VOD爐(真空吹氧脫碳爐)精煉一模鑄一鋼錠軋制成鋼坯一鋼坯加熱到1000-1040°C—粗軋、中車U預(yù)精軋、精軋和減定徑一吐絲，優(yōu)選(P 5. 5 —斯太爾摩線控冷一集卷一檢驗(成分檢驗，表面質(zhì)量檢驗等)一包裝。焊絲的生產(chǎn)工藝流程為盤條(如9 5. 5)的入廠檢驗(成分檢驗，表面質(zhì)量檢驗等)—粗拉預(yù)處理(酸洗)—粗拉絲(如9 2. 2)—精拉絲(如Cp I. 2)—脫脂一化學(xué)鍍銅一精密層繞一包裝。本發(fā)明的盤條、焊絲與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點
本發(fā)明的盤條、焊絲所得熔敷金屬及焊接接頭在焊態(tài)條件下，具有良好的耐候性和綜合力學(xué)性能，尤其是良好的耐候性。本發(fā)明的盤條、焊絲所得熔敷金屬及焊接接頭由于含有一定量的銅元素，具有良好的抗氫脆能力。本發(fā)明的盤條、焊絲所得熔敷金屬的綜合性能為下屈服強度> 500MPa ;抗拉強度≥650MPa ;伸長率≥17% ;-40°C條件下Akv大于47J。
具體實施例方式以下通過實施例對本發(fā)明的特點和效果進行說明，但這些實施例并不對本發(fā)明的范圍構(gòu)成任何限制。在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以有共多變化或改進的其他實施例。根據(jù)本發(fā)明焊絲的化學(xué)成分范圍，采用40t電爐、300t轉(zhuǎn)爐冶煉，熱連軋成9 5. 5的盤條，盤條經(jīng)檢驗后如化學(xué)成分合格，表面質(zhì)量合格，盤條表面光滑，未有裂紋、折疊、結(jié)疤、耳子等對拉拔有害的缺陷，可進行焊絲拉拔。盤條(95.5)經(jīng)過粗拉預(yù)處理(酸洗)去掉表面氧化皮，粗拉絲成9 2. 2，再精拉絲成Cp I. 2，然后脫脂后經(jīng)過化學(xué)鍍銅工藝，最終生產(chǎn)出(p I. 2的焊絲，再層繞包裝為盤狀焊絲。焊絲的化學(xué)成分列于表I。表I實施例焊絲的成品化學(xué)成分(wt% )
權(quán)利要求
1.一種盤條，其按重量百分比計的化學(xué)成分為C彡0. 05%，Si :0. 10-0. 60%, Mn 0. 3-1. 2%,S ( 0. 015%,P ( 0. 020%,Cr :1. 0-2. 0%,Ni3. 0-5. 0%,Cu :0. 05-0. 40%,Ti 0. 03-0. 20%, 0^0. 010%, N ^ 0. 010%, H ^ 0. 0005%，余量為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)元素。
2.如權(quán)利要求I所述的盤條，其特征在于，C:0. 01-0. 05%。
3.如權(quán)利要求I或2所述的盤條，其特征在于，0^0. 0040%。
4.如權(quán)利要求1-3任一所述的盤條，其特征在于，N^O.0060%。
5.一種焊絲，其按重量百分比計的化學(xué)成分為C ( 0.05%, Si 0. 10-0. 60%, Mn 0. 3-1. 2%, S ( 0. 015%,P ( 0. 020%, Cr I. 0-2. 0%,Ni3. 0-5. 0%,Cu :0. 05-0. 40%, Ti 0. 03-0. 20%, 0^0. 010%, 0.010%, H ^ 0. 0005%，余量為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)元素。
6.如權(quán)利要求5所述的焊絲，其特征在于，C:0. 01-0. 05%。
7.如權(quán)利要求5或6所述的盤條，其特征在于，0^0. 0040%。
8.如權(quán)利要求5-7任一所述的盤條，其特征在于，N^O.0060%。
9.如權(quán)利要求1-4任一所述的盤條在制造鐵道車輛用高耐蝕型的耐候氣體保護焊絲中的應(yīng)用。
10.如權(quán)利要求5-8任一所述的焊絲在用于抗拉強度550MPa以上的中合金高耐候結(jié)構(gòu)鋼焊接中的應(yīng)用，焊絲經(jīng)富氬氣體保護焊后，焊態(tài)下所得熔敷金屬的綜合力學(xué)性能為下屈服強度ReL彡500MPa，抗拉強度Rm彡650MPa，伸長率A彡17%，_40°C時的Akv彡47J。
全文摘要
本發(fā)明涉及盤條和焊絲，其按重量百分比計的化學(xué)成分為C≤0.05％，Si0.10-0.60％，Mn0.3-1.2％，S≤0.015％，P≤0.020％，Cr1.0-2.0％，Ni3.0-5.0％，Cu0.05-0.40％，Ti0.03-0.20％，O≤0.010％，N≤0.010％，H≤0.0005％，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)元素。焊絲在用于抗拉強度550MPa以上的中合金高耐候結(jié)構(gòu)鋼焊接中的應(yīng)用，焊絲經(jīng)富氬氣體保護焊后，焊態(tài)下所得熔敷金屬的綜合力學(xué)性能下屈服強度ReL≥500MPa，抗拉強度Rm≥650MPa，伸長率A≥17％，-40℃時的Akv≥47J。
文檔編號B23K35/30GK102756219SQ20111010428
公開日2012年10月31日 申請日期2011年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月25日
發(fā)明者屈朝霞, 王海濤, 許磊 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司