一种1100MPa级高强度、高韧性低合金钢电焊条制造技术

本发明专利技术公布了一种1100MPa级高强度、高韧性低合金电焊条。采用该焊条施焊，焊缝强度大于1100MPa，‑40℃冲击功大于27J，扩散氢含量在2～3ml/100g之间，主要适用于100公斤级的低合金钢结构的焊接。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于焊接材料领域，特别涉及一种用于1100MPa级高强度、高韧性低合金钢电焊条。
技术介绍
随着机械工业和制造业的进一步发展，为了提高钢结构产品的性能，大量采用高强度钢，使得与之配套的焊接材料的需求量大大增加。通常来说，随着焊接材料强度的提高，熔敷金属的冲击韧性会降低，如何兼顾两者，一直是业内追求的目标。中国专利CN200410037809.8所介绍的“一种低温韧性好的高强度电焊条”专利技术专利，其熔敷金属的抗拉强度大概在850MPa，屈服强度在810MPa左右，该电焊条虽然具有较好的强度性能，但与100公斤或者更高强度的母材匹配效果不够理想。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种1100MPa级高强度、高韧性低合金钢电焊条，能有效提高熔敷金属低温韧性，适用于100公斤级的低合金钢结构的焊接，其为直流专用，全位置焊接性能优异、电弧稳定、无偏弧现象、飞溅小、脱渣容易。本专利技术所采用的技术方案为：一种1100MPa级高强度、高韧性低合金钢电焊条，由焊芯和药皮构成，药皮涂敷于焊芯外壁，所述药皮占焊条总重量的45％～55％；以焊芯总重量为基准，按重量百分比计，所述焊芯的组分如下：C：0.05～0.10％；Si：0.005～0.03％；Mn：0.30～0.55％；Cr：0.005～0.20％；Ni：0.005～0.30％；V：0.001～0.005％P：≤0.020％；S：≤0.014％；Fe：余量；以药皮总重量为基准，按重量百分比计，所述药皮的组分包括：碳酸钙：20～30％；碳酸镁：1～5％；碳酸钡：5～10％；氟化钙：10～18％；冰晶石：3～10％；氟化钡：1～5％；金红石：3～8％；钛白粉：1～5％；二氧化硅：2～10％；电解锰：5～10％；硅铁：2～5％；镍粉：4～8％；铬粉：1～3％；钼粉：1～3％；钒铁：1～3％。所述焊条在焊态下使用，其熔敷金属化学成分的重量百分比为：C：≤0.07％，Si：0.2～0.4％，Mn：1.3～1.8％，Ni：2.6～3.8％，Cr：0.75～1.1％，Mo：0.66～1.0％，V：0.1～0.2％，P：≤0.010％，S：≤0.01％，其余为Fe。在本专利技术中对熔敷金属化学成分的限定理由如下：碳有提高熔敷金属强度的作用，同时对降低其韧性和抗裂性也用明显的作用，为提高韧性喝改善抗裂性，碳含量应尽量低些。但是，焊接过程中由药皮会向熔敷金属中过渡碳，所以碳含量限制在0.07％以下。硅是焊接过程中有效的脱氧剂，当熔敷金属中硅含量小余0.2％时，达不到充分脱氧的效果，使焊缝中可能出现气孔等缺陷，当硅含量大于0.4％时，则会对焊缝的低温韧性有害。锰是良好的脱氧和脱硫剂，能有效提高熔敷金属的强度，当含锰量小于1.3％时，熔敷金属强度达不到要求，同时也不利于防止焊缝产生热裂纹。当锰含量大于1.8％时，熔敷金属韧性会降低。镍可以通过减少先共析铁素体的比例，增加针状铁素体的比例，提高熔敷金属的韧性，降低其脆性转变温度，当镍含量小于2.6％时，低温下的冲击韧性达不到要求，当镍含量大于3.8％时，热裂纹敏感性则会增大。铬是碳化物形成元素，对提高熔敷金属的强度有明显作用，但对低温韧性则有不良的影响，当铬含量小于0.75％时，熔敷金属强度达不到要求，当铬含量大于1.1％时，熔敷金属韧性明显恶化。钼元素在提高强度的同时对低温韧性也有一定的不良影响，因此，为达到要求的强度，应控制钼含量不低于0.66％，但钼含量高于1.0％时，会对韧性不利。钒是良好的脱氧剂，可细化组织晶粒，提高强度和韧性，当控制钒在0.1～0.2％时，强度和韧性可得到最佳的匹配。采用本专利技术焊条施焊，焊缝强度大于1100MPa，-40℃冲击功大于27J，扩散氢含量在2～3ml/100g之间，高强度、高韧性，尤其适用于100公斤级的低合金钢结构的焊接，本专利技术有效提高了熔敷金属低温韧性，全位置焊接性能优异、电弧稳定、无偏弧现象、飞溅小、脱渣容易。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术的技术方案作进一步的描述，但本专利技术并不限于这些实施例。本专利技术由焊芯和药皮相结合，焊芯采用优质的HO8D碳钢芯线，其组份如下表(重量百分比％)：CSiMnCrV0.05～0.100.005～0.030.30～0.550.005～0.200.001～0.005PSNiFe≤0.020≤0.0140.005～0.30余量药皮占焊芯和药皮总重量百分比的45％-55％。药皮成分如下(重量百分比)：碳酸钙碳酸镁碳酸钡氟化钙冰晶石氟化钡20～301～55～1010～183～101～5金红石钛白粉二氧化硅电解锰硅铁镍粉3～81～52～105～102～54～8铬粉钼粉钒铁1～31～31～3实施例1：采用焊条生产行业内通用的制造工艺，按表1-1的焊芯配方制作焊芯，按照表1-2的药皮配方进行配制并通过干混湿混制备出焊条涂料，把焊条涂料涂敷到焊芯上，使之成型：表1-1焊芯配方(单位：重量百分比)CSiMnCrNiVPSFe0.0660.0070.440.0070.0140.0020.0070.006余量表1-2药皮配方(单位：重量百分比)化学性能采用火花原子发射光谱仪进行测试，力学性能采用拉伸试验机、低温槽、冲击试验机进行测试，扩散氢采用气相色谱扩散氢分析仪进行测试。其熔敷金属化学成分见表1-3，力学性能见表1-4，扩散氢含量见表1-5，其中扩散氢的测定采用气相色谱法，测试五片取平均值：表1-3熔敷金属的化学成分(单位：焊条重量的百分比)CMnSiPSNiCrMoVFe0.0601.560.340.0070.0063.100.890.810.13余量表1-4熔敷金属的力学性能表1-5熔敷金属扩散氢含量试件焊条焊前烘干条件扩散氢含量(ml/100g)实施例1400℃×1h2.53实施例2：采用焊条生产行业内通用的制造工艺，按表2-1的焊芯配方制作焊芯，按照表2-2的药皮配方进行配制并通过干混湿混制备出焊条涂料，把焊条涂料涂敷到焊芯上，使之成型：表2-1焊芯配方(单位：重量百分比)CSiMnCrNiVPSFe0.0660.0070.420.0070.0130.0020.0060.006余量表2-2药皮配方(单位：重量百分比)其熔敷金属化学成分见表2-3，力学性能见表2-4，扩散氢含量见表2-5，其中扩散氢的测定采用气相色谱法，测试五片取平均值：表2-3熔敷金属的化学成分(重量百分比)CMnSiPSNiCrMoVFe0.0651.500.300.0080.0053.200.970.880.15余量表2-4熔敷金属的力学性能表2-5熔敷金属扩散氢含量试件焊条焊前烘干条件扩散氢含量(ml/100g)实施例2400℃×1h2.47实施例3：采用焊条生产行业内通用的制造工艺，按表3-1的焊芯配方制作焊芯，按照表3-2的药皮配方进行配制并通过干混湿混制备出焊条涂料，把焊条涂料涂敷到焊芯上，使之成型：表3-1焊芯配方(单位：重量百分比)CSiMnCrNiVPSFe0.0650.0080.430.0070.0140.0020.0070.005余量表3-2药皮配方(单位：重量百分比)化学性能采用火花原子发射光谱仪进行测试，力学性能采用拉伸试验机、低温槽、冲击试验机进行测试，扩散氢采用气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种1100MPa级高强度、高韧性低合金钢电焊条，由焊芯和药皮构成，药皮涂敷于焊芯外壁，其特征在于，所述药皮占焊条总重量的45％～55％；以焊芯总重量为基准，按重量百分比计，所述焊芯的组分如下：C：0.05～0.10％；Si：0.005～0.03％；Mn：0.30～0.55％；Cr：0.005～0.20％；Ni：0.005～0.30％；V：0.001～0.005％；P：≤0.020％；S：≤0.014％；Fe：余量；以药皮总重量为基准，按重量百分比计，所述药皮的组分包括：碳酸钙：20～30％；碳酸镁：1～5％；碳酸钡：5～10％；氟化钙：10～18％；冰晶石：3～10％；氟化钡：1～5％；金红石：3～8％；钛白粉：1～5％；二氧化硅：2～10％；电解锰：5～10％；硅铁：2～5％；镍粉：4～8％；铬粉：1～3％；钼粉：1～3％；钒铁：1～3％。

【技术特征摘要】
1.一种1100MPa级高强度、高韧性低合金钢电焊条，由焊芯和药皮构成，药皮涂敷于焊芯外壁，其特征在于，所述药皮占焊条总重量的45％～55％；以焊芯总重量为基准，按重量百分比计，所述焊芯的组分如下：C：0.05～0.10％；Si：0.005～0.03％；Mn：0.30～0.55％；Cr：0.005～0.20％；Ni：0.005～0.30％；V：0.001～0.005％；P：≤0.020％；S：≤0.014％；Fe：余量；以药皮总重量为基准，按重量百分比计，所述药皮的组分包括：碳酸钙：20～30％；碳酸镁：1～5％；碳酸钡：5～10％；氟化钙：...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡鸿祥，陈国栋，王登峰，
申请(专利权)人：昆山京群焊材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32