本发明专利技术提供了一种低碳中锰高硅镍合金型高韧性埋弧焊丝，由如下质量分数计的化学成分组成：C：0.05～0.12％，Mn：0.8～1.4％，Si：0.4～0.8％，Ni：0.70～1.25％，Mo：0.10～0.35％，Ti：0.05～0.11％，B：0.003～0.008％，余量为铁和不可避免的夹杂。该低碳中锰高硅镍合金型高韧性埋弧焊丝通过与目前常用低合金高强钢近似乎相同的合金元素设计，以及各合金元素含量范围的合理控制，使焊缝金属具有较高的强度、较高的低温韧性和良好的工艺性能，同时对于较宽的线能量、板厚、焊速具有较高的适应性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于焊接材料制造
，具体涉及一种低碳中锰高硅镍合金型高韧性埋弧焊丝，用于焊接550MPa级别低合金高强度钢。
技术介绍
近年来，550MPa级别的高强高韧性结构钢在海洋工程、电力建设、管道工程、结构钢、重工机械等领域中得到广泛应用，在这些大型结构的制作中，埋弧焊丝是提高焊接效率的理想焊接方法。目前，国内外550MPa级别钢材所使用的埋弧焊丝，其合金体系一般为Mn-Ni-Mo系，通过增加焊丝中的Mn、Ni、Mo元素含量，并配合高碱度焊剂，来提高焊缝的强度和韧性。这种类型的焊丝用来焊接低合金高强钢，往往存在两种问题：一是采用与高碱度焊剂匹配焊接时，其焊缝表面成型及脱渣较差，无法满足高速焊及表面质量要求较高的行业使用；二是焊丝与低合金钢板成分差异较大，易稀释熔合线处母材化学成分，造成熔合区强度降低，性能不稳定现象。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种低碳中锰高硅镍合金型高韧性埋弧焊丝，能克服上述焊丝的不足，适合于高强度高韧性级别的薄板至较大厚度的低合金高强钢板的焊接。本专利技术的技术方案是提供了一种低碳中锰高硅镍合金型高韧性埋弧焊丝，由如下质量分数计的化学成分组成：C：0.05～0.12％，Mn：0.8～1.4％，Si：0.4～0.8％，Ni：0.70～1.25％，Mo：0.10～0.35％，Ti：0.05～0.11％，B：0.003～0.008％，余量为铁和不可避免的夹杂。优选地，上述Mn/Ni质量比为1～2。优选地，该低碳中锰高硅镍合金型高韧性埋弧焊丝由如下质量分数计的化学成分组成：C：0.11％，Mn：1.0％，Si：0.60％，Ni：1.1％，Mo：0.20％，Ti：0.11％，B：0.008％，余量为铁和不可避免的杂质。优选地，该低碳中锰高硅镍合金型高韧性埋弧焊丝由如下质量分数计的化学成分组成：C：0.07％，Mn：1.2％，Si：0.80％，Ni：1.25％，Mo：0.10％，Ti：0.07％，B：0.005％，余量为铁和不可避免的杂质。优选地，该低碳中锰高硅镍合金型高韧性埋弧焊丝由如下质量分数计的化学成分组成：C：0.09％，Mn：1.2％，Si：0.70％，Ni：0.80％，Mo：0.30％，Ti：0.11％，B：0.007％，余量为铁和不可避免的杂质。优选地，该低碳中锰高硅镍合金型高韧性埋弧焊丝由如下质量分数计的化学成分组成：C：0.12％，Mn：0.8％，Si：0.40％，Ni：0.80％，Mo：0.35％，Ti：0.09％，B：0.003％，余量为铁和不可避免的杂质。优选地，该低碳中锰高硅镍合金型高韧性埋弧焊丝由如下质量分数计的化学成分组成：C：0.05％，Mn：1.4％，Si：0.5％，Ni：0.70％，Mo：0.10％，Ti：0.05％，B：0.007％，余量为铁和不可避免的杂质。另外，本专利技术还提供了上述低碳中锰高硅镍合金型高韧性埋弧焊丝的使用方法，采用碱度在1.0～3.0之间的高铝型或氟碱型烧结焊剂进行焊接。优选地，上述低碳中锰高硅镍合金型高韧性埋弧焊丝采用碱度值为3.0的氟碱型烧结焊剂SJ105进行焊接。本专利技术低碳中锰高硅镍合金型高韧性埋弧焊丝配方的设计原理如下：对于高强度钢焊接材料，要使焊缝金属具有较高的强度和优良的韧性，关键在于通过合金元素比例促使焊缝结晶过程中形成一定量的针状铁素体组织。C、Si、Mn、Ni、Mo元素在一定范围内都有促使针状铁素体形成的能力，微量的Ti、B元素对针状铁素体的形成具有较大的促进作用。焊缝金属的强韧化可以通过添加其中的几种元素得以实现，焊丝合金系列的选择不仅要考虑最终强度、韧性的获得，还要考虑所焊母材的化学成分和性能及焊
剂的匹配。本专利技术的焊丝以C-Si-Mn合金系为基础，焊缝的含碳量增加虽可以提高熔敷金属强度及焊缝中针状铁素体的量而减少先共析铁素体的量，但过多的C含量，促进了焊缝中贝氏体甚至马氏体的形成，同时进行脱氧影响Si的脱氧效果及过渡，因此焊丝中的C含量应控制在合适的水平0.05～0.12％之间。Mn是重要的固溶强化元素，Mn在焊缝组织由奥氏体向铁素体转变时并不重新分布，但Mn含量的增加减少了γ-α的驱动力，使晶界先共析铁素体减少，促使晶內针状铁素体形成，因此焊缝中的Mn要达到一定的水平；但在凝固过程中，Mn元素易向液相偏析，从而使液固界面具有较多的Mn元素，因此当Mn含量过高时，焊缝中Mn偏析区域容易产生残余奥氏体、马氏体、珠光体或贝氏体等组织；同时Mn、Ni同为扩大γ相区元素，为保证焊缝的强度和韧性，焊丝中Mn元素控制在0.8～1.4％之间。Si作为脱氧剂，同时具有合金剂作用，当焊丝采取与碱度约为3.0的氟碱型烧结焊剂SJ105搭配，因SJ105焊剂中SiO2含量约为14～21％，用此焊剂焊接时，为了保证熔敷金属中不至于Si过高而对冲击韧性的不利，熔敷金属中Si应不超过0.6，焊缝金属中适量的Si及脱氧后残存于熔渣中适量的活性氧有利于高速焊中焊缝成型，本专利技术采取低碳中锰高硅配比，同时考虑各单质元素还原性强弱，当脱氧过程中达到动态平衡，不仅具有优良的焊缝成型同时具有较高的强度和低温冲击韧性，因此焊丝中Si含量控制在0.4～0.8％范围内。Ni、Mo元素的固溶强化是提高焊缝强韧性的重要手段，Ni、Mo元素与Mn元素类似，可以减少焊缝中的先共析铁素体数量，增加针状铁素体含量，但超过一定数量时会形成贝氏体或马氏体；另外，增加Mo含量，对多道焊和焊后热处理时焊缝韧性不利，为了达到强韧匹配，焊丝中Ni、Mo元素含量分别控制在0.70～1.25％和0.10～0.35％，同时Mn/Ni质量比在1～2之
间能够保证良好的焊缝低温韧性。Ti、B元素对焊缝金属中针状铁素体的形成具有显著作用。焊缝中的Ti元素形成TiN、TiO、Ti2O3等尺寸大小不同的夹杂物成为针状铁素体的形核的质点；同时Ti与B搭配使用，部分Ti能够保护B不被氧化，促进针状铁素体形核，能够提高低温冲击韧性，因而微量的Ti、B是提高焊缝强韧性的有效措施；在本专利技术焊丝中Ti质量控制在0.05～0.11％范围内，B质量控制在0.003～0.008％范围内。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术提供的这种低碳中锰高硅镍合金型高韧性埋弧焊丝焊缝金属具有550～700MPa抗拉强度，屈服强度≥470MPa，-60℃冲击韧性KV2≥100J，延伸率≥25％，线能量适应范围宽，高速焊时脱渣及表面成型良好。(2)本专利技术提供的这种低碳中锰高硅镍合金型高韧性埋弧焊丝化学成分特点是低碳、中锰、高硅、镍合金型、少量的Mo、Ti、B等元素，通过各元素的综合作用并与SJ105焊剂搭配使用，焊缝金属可得到较高的强度、低温韧性和良好的工艺性能；同时通过与目前常用低合金高强钢近似乎相同的合金元素设计，适合于高强高韧性钢种的焊接。(3)本专利技术提供的这种低碳中锰高硅镍合金型高韧性埋弧焊丝可用于单道高速焊和不同焊接试板厚度、不同线能量下焊接，适用于海洋工程、电力建设、管道工程、结构钢、重工机械等领域中550MPa级配套D、E、F级别的低合金高强钢的埋弧焊接，应用范围广。具体实施方式下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种低碳中锰高硅镍合金型高韧性埋弧焊丝，其特征在于：由如下质量分数计的化学成分组成：C：0.05～0.12％，Mn：0.8～1.4％，Si：0.4～0.8％，Ni：0.70～1.25％，Mo：0.10～0.35％，Ti：0.05～0.11％，B：0.003～0.008％，余量为铁和不可避免的夹杂。
【技术特征摘要】
1.一种低碳中锰高硅镍合金型高韧性埋弧焊丝，其特征在于：由如下质量分数计的化学成分组成：C：0.05～0.12％，Mn：0.8～1.4％，Si：0.4～0.8％，Ni：0.70～1.25％，Mo：0.10～0.35％，Ti：0.05～0.11％，B：0.003～0.008％，余量为铁和不可避免的夹杂。2.如权利要求1所述的低碳中锰高硅镍合金型高韧性埋弧焊丝，其特征在于：所述Mn/Ni质量比为1～2。3.如权利要求1所述的低碳中锰高硅镍合金型高韧性埋弧焊丝，其特征在于：由如下质量分数计的化学成分组成：C：0.11％，Mn：1.0％，Si：0.60％，Ni：1.1％，Mo：0.20％，Ti：0.11％，B：0.008％，余量为铁和不可避免的杂质。4.如权利要求1所述的低碳中锰高硅镍合金型高韧性埋弧焊丝，其特征在于：由如下质量分数计的化学成分组成：C：0.07％，Mn：1.2％，Si：0.80％，Ni：1.25％，Mo：0.10％，Ti：0.07％，B：0.005％，余量为铁和不可避免的杂质。5.如权利要求2所述的低碳中锰高硅镍合金型高韧性埋弧焊丝，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：张少健，韩海峰，卢伟，孙子路，刘树新，
申请(专利权)人：武汉铁锚焊接材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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