[发明专利]钢用气保护焊丝

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种焊接技术领域的焊接材料，特别是一种钢用气保护焊丝。

背景技术

在现有技术中，随着冶金技术的进步使得冶炼超低碳和高洁净度的钢材成为可能，微合金化、形变强化理论和材料成分、组织、性能关系研究成果的应用成功地研制出高均匀度、超细晶粒的、高强高韧性的新一代钢种，该钢种的研制与开发在日本、韩国、欧盟、中国以及其他国家得到较快发展。但相对而言，焊接接头的组织与性能是整个结构比较薄弱的环节。因为焊缝金属的洁净度低，组织粗大，存在组织和化学成分上的不均匀性，而且焊缝金属的强韧性只能通过合金化和组织控制来实现，随着材料强度级别的增加，要进一步提高焊缝的强度(700MPa以上)，必然引起焊缝合金化程度的提高，这样的后果容易导致焊缝金属变脆，而且常用的针状铁素体焊缝金属对冷却速度很敏感，这给接头组织和性能的调控带来困难。这与母材的优异性能相比，要实现与母材等强韧性是很困难的，尤其是达到新一代钢铁材料所具有的强度和高韧性配合则更加困难。

经对现有技术文献的检索发现，公开号为CN1413795的中国专利公开的“超低碳高强度气体保护焊丝材料”：超低碳高强度气体保护焊丝材料，其适用钢的强度级别为700-800MPa。焊丝熔敷金属的屈服强度最高达到790MPa，抗拉强度最高达到840Mpa，抗拉强度尚未达到900MPa。这对于强度超过900MPa的高强钢，在要求高强匹配的场合该焊丝则不能满足设计要求，比如船舶制造中的焊接接头强度需要超过母材强度，而需要采用高强钢焊接制造的船舶结构就因此受到限制。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种钢用气保护焊丝。这种超低碳、高强度气保护焊丝，能满足对焊缝金属高强度的要求，又能保持良好的低温韧性及低硬度。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明各个组分占总体材质的质量百分比含量分别为：

C：0.003％-0.04％；

Mn：1.5％-3％；

Si：0.02％-0.4％；

Ni：2％-6％；

Mo：1.0％-3.2％；

Ti：0％-0.4％；

Cr：0.01％-0.6％；

Cu：0.2％-0.4％；

Mg：0％-0.1％；

杂质控制在S：≤0.01％，P：≤0.02％；

余量为Fe。

所述的Mg，其优选范围为：0.004％-0.010％，为冶炼时加入。

所述焊丝可以采用钨极氩弧焊或Ar+1％-20％CO₂气保护焊，从而保证焊缝金属具有较高的强度和优良的低温韧性和低的硬度。

本发明的组分设计原理如下：

(1)C含量：尽管C是保证强度的重要元素，但是在高强钢焊缝中C一方面增加了强度，但是容易形成脆硬组织而引发延迟裂纹，为了防止该缺陷的产生需要焊前预热、严格控制层间温度和采用焊后热处理，增加了焊接制造成本。基于以上原因尽量降焊丝中C的含量；

(2)Mn含量：由于C固溶强化的减弱，采用以Mn代C保证焊缝金属的强度。另外，Mn的增加使过冷奥氏体的更加稳定，促使焊缝金属发生下贝氏体转变，使下贝氏体的强度与马氏体接近，而韧性和塑性则比马氏体要好；

(3)Si含量：Si在焊缝金属中主要作为脱氧元素，也具有一定的固溶强化作用，但是Si在超低碳焊缝金属中容易降低韧性，所以设计时在保证足够脱氧的条件下尽量保持在成分含量的下限；

(4)Ni含量；Ni一方面增强奥氏体的稳定性，保证下贝氏体组织的获得，另一方面对低温韧性极为有利，而且Ni对强度的提高也有贡献；

(5)Mo含量：考虑到碳的大幅度降低，尽管以Mn代C，但是为了保证足够的强度，考虑加入适量的Mo保证强度，同时也利用Mo对低温韧性的改善作用；

(6)Ti含量：Ti的加入主要是补充脱氧；

(7)Cu与Cr含量：提高焊缝金属的抗腐蚀能力；

(8)Mg含量：Mg一方面具有强烈的脱氧效果，从而可以弥补Si含量降低脱氧不足的不利因素，另一方面Mg具有强烈增强晶界强度和净化晶界的作用，而且Mg在焊缝金属中还有脱S的效果。这对改善焊缝金属的塑性、韧性具有很大益处。

本发明的加工工艺特点及应用：