1000MPa高强钢用金属粉型药芯焊丝及其生产工艺制造技术

本发明专利技术公开了1000MPa高强钢用金属粉型药芯焊丝及其生产工艺，药芯焊丝包括钢制外皮和药粉芯，以质量百分比计，所述药粉芯包括以下组分：硅锰合金3～6wt％、硅铁粉3～8wt％、钛铁粉0.5～2.2wt％、氟化物0.01～0.28wt％、锰粉10～19wt％、镍粉10～18wt％、钼铁6～10wt％、铬粉3～8％以及余量的铁粉和不可避免的杂质；其中，所述药粉芯占药芯焊丝总质量的12～18wt％。生产工艺为：将药粉芯的各组分按配比混合均匀后置于钢制外皮上，包裹或卷制成丝并经拉拔减径至预定规格的焊丝，制得所述适用于1000MPa高强钢用金属粉型药芯焊丝。

Metal powder flux cored wire for 1000MPa high strength steel and production process thereof

The invention discloses a 1000MPa high strength steel with metal powder cored wire and its production process, including the flux cored steel sheath and a powder core, the weight percentage of the powder core comprises the following components: guimeng alloy 3 ~ 6wt%, 3 ~ 8wt% ferrosilicon powder, titanium powder, fluoride 0.01 ~ 0.5 ~ 2.2wt% 0.28wt%, manganese powder 10 ~ 19wt%, 10 ~ 18wt%, molybdenum nickel powder 6 ~ 10wt%, 3 ~ 8% chromium powder and the balance of iron and unavoidable impurities; wherein, the powder cored wire core accounted for the total mass of 12 ~ 18wt%. The production process is: each core comprises mixing the powder evenly in the steel jacket, a package or roll into wire and reducing the drawing to the predetermined specifications of the wire, prepared for metal powder cored wire for 1000MPa high strength steel.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于焊接材料
，更具体地讲，涉及一种符合GB/T 17493中E83C-K4要求的1000MPa高强钢用金属粉型药芯焊丝及其生产工艺。
技术介绍
由于高强钢具有高冲击功、高疲劳强度、高的成形性等优点，近年来，抗拉强度为850MPa以上的低合金高强钢被广泛应用于海上采油平台、军工行业、重型机械等领域，但是与其配套的高强钢用药芯焊丝品种却很少，几乎依赖进口。金属粉型药芯焊丝具有熔敷速度快、电弧稳定、焊缝成形美观、熔渣少等优点。因此，业内对研制适用于1000MPa高强钢的金属粉型药芯焊丝有迫切的需求。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术的目的是提供一种具有良好工艺性能和力学性能的1000MPa高强钢用金属粉型药芯焊丝及其生产工艺。本专利技术的一方面提供了1000MPa高强钢用金属粉型药芯焊丝，包括钢制外皮和药粉芯，以质量百分比计，所述药粉芯包括以下组分：硅锰合金3～6wt％、硅铁粉3～8wt％、钛铁粉0.5～2.2wt％、氟化物0.01～0.28wt％、锰粉10～19wt％、镍粉10～18wt％、钼铁6～10wt％、铬粉3～8％以及余量的铁粉和不可避免的杂质；其中，所述药粉芯占药芯焊丝总质量的12～18wt％。根据本专利技术1000MPa高强钢用金属粉型药芯焊丝的一个实施例，所述钢制外皮为宽度为12～16mm且厚度为0.6～1.0mm的低碳钢钢带。根据本专利技术1000MPa高强钢用金属粉型药芯焊丝的一个实施例，以质量百分比计，所述钢制外皮包括以下成分：C 0.02～0.045wt％、Mn 0.15～0.35wt％、Si 0～0.035wt％、S 0～0.015wt％、P 0～0.017wt％以及余量的Fe和不可避免的杂质。根据本专利技术1000MPa高强钢用金属粉型药芯焊丝的一个实施例，以质量百分比计，所述钢制外皮包括以下成分：C 0.029wt％、Mn 0.24wt％、Si 0.013wt％、S 0.004wt％、P 0.009wt％以及余量的Fe和不可避免的杂质根据本专利技术1000MPa高强钢用金属粉型药芯焊丝的一个实施例，所述氟化物为氟化钠、氟硅酸钠和氟铝酸钾中的一种或多种。根据本专利技术1000MPa高强钢用金属粉型药芯焊丝的一个实施例，所述药芯焊丝的直径为1.2～2.4mm。根据本专利技术1000MPa高强钢用金属粉型药芯焊丝的一个实施例，所述硅锰合金中Mn与Si的比值控制为3:1～8:1；所述钼铁为钼含量为50～60wt％的钼铁。根据本专利技术1000MPa高强钢用金属粉型药芯焊丝的一个实施例，所述药芯焊丝的焊接熔敷金属的力学性能为：抗拉强度≥830Mpa、屈服强度≥750Mpa、延伸率≥15％、-50℃冲击≥27J。本专利技术的另一方面提供了上述1000MPa高强钢用金属粉型药芯焊丝的生产工艺，将药粉芯的各组分按配比混合均匀后置于钢制外皮上，包裹或卷制成丝并经拉拔减径至预定规格的药芯焊丝，制得所述适用于1000MPa高强钢用金属粉型药芯焊丝。根据本专利技术1000MPa高强钢用金属粉型药芯焊丝的生产工艺的一个实施例，所述钢制外皮为宽度为12～16mm且厚度为0.6～1.0mm的低碳钢钢带；所述预定规格的药芯焊丝直径为1.2～2.4mm；其中，在混合药粉芯的各组分之前，先用80目筛将药粉芯的各组分进行过筛处理。本专利技术提供的1000MPa高强钢用金属粉型药芯焊丝能够在工艺上达到电弧稳定、飞溅小、焊缝成形美观的效果，并且能够有效降低焊接后的熔渣量、实现不清渣连续多层焊接，有利于提高焊接效率；此外，通过短路过渡还可实现立向下焊接等目的；焊接性能上，抗拉强度甚至能够达到1000MPa，并且韧性良好。具体实施方式本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。下面先对本专利技术1000MPa高强钢用金属粉型药芯焊丝进行详细的说明。根据本专利技术的示例性实施例，所述1000MPa高强钢用金属粉型药芯焊丝包括钢制外皮和药粉芯。优选地，药芯焊丝的直径为1.2～2.4mm。其中，本专利技术选用的钢制外皮为宽度为12～16mm且厚度为0.6～1.0mm的低碳钢钢带。根据本专利技术的一个实施例，以质量百分比计，所述钢制外皮包括以下成分：C 0.02～0.045wt％、Mn 0.15～0.35wt％、Si 0～0.035wt％、S 0～0.015wt％、P 0～0.017wt％以及余量的Fe和不可避免的杂质。更优选地，钢制外皮包括以下成分：C 0.029wt％、Mn 0.24wt％、Si 0.013wt％、S 0.004wt％、P 0.009wt％以及余量的Fe和不可避免的杂质。根据本专利技术，本专利技术的药芯粉主要包括纯金属粉、铁合金粉与氟化物。具体地，以质量百分比计，所述药粉芯包括以下组分：硅锰合金3～6wt％、硅铁粉3～8wt％、钛铁粉0.5～2.2wt％、氟化物0.01～0.28wt％、锰粉10～19wt％、镍粉10～18wt％、钼铁6～10wt％、铬粉3～8％以及余量的铁粉和不可避免的杂质；其中，药粉芯占药芯焊丝总质量的12～18wt％。本专利技术药芯粉中各组分的主要作用如下：锰硅合金：锰、硅都是重要的脱氧剂，优选地将Mn与Si的比值控制在3：1～8:1。并且，锰还能与硫形成MnS，能够降低焊缝的杂质含量。采用硅锰合金进行联合脱氧，多次试验确定其含量在3～6wt％时，药芯焊丝的性能较好。硅铁粉：硅是重要的脱氧剂同时也是焊缝金属重要的合金剂，在焊缝中添加硅，可以使焊缝金属中含氧量减少，针状铁素体数量增加及其长宽比发生变化，二次相数增加，硅铁粉的加入对提高焊丝的电弧稳定性也有很好的作用。钛铁粉：钛铁粉起到脱氧剂的作用。加入适量的钛铁粉增强脱氧，提高焊缝的冲击韧性。氟化物：氟用来降低熔敷金属中扩散氢的含量，但氟化物含量过高，会造成焊接时电弧不稳、飞溅变大、电弧声音变差，优选地控制为0.01～0.28wt％。其中，本专利技术选用的氟化物为氟化钠、氟硅酸钠和氟铝酸钾中的一种或多种。锰粉：在焊缝中增加锰一方面加强脱氧，一方面增加了针状铁素体的数量，同时相应减少了先共析铁素体和层状组分的数量，细化了焊缝的针状铁素体和粗晶区的显微组织，提高了焊缝的冲击韧性。镍粉：作为焊缝金属中镍的主要来源。镍是焊缝金属中重要的合金元素，对提高强度有一定的贡献，但作用有限，最主要的作用是可有效提高焊缝金属的低温韧性，降低韧脆转变温度。在本药芯焊丝的药芯中含量过低对强度和低温韧性均不利，含量过高对强度和低温韧性也无益，同时会增大热裂敏感性。考虑到不同填充率的影响，限定药粉芯中镍粉的含量为10～18wt％为佳。钼铁：作为焊缝金属中钼的主要来源。钼是焊缝金属中重要的强化元素。在本专利技术药芯焊丝的药芯中含量过低会导致焊缝金属强度不足，含量过高会导致强度过高、韧性恶化。考虑到不同填充率的影响，限定药芯中钼铁含量为6～10wt％，优选钼含量为50～60wt％的钼铁。铬粉：铬能增加组织的淬透性，提高抗拉强度，与镍配合能显著提高焊缝金属的强度和韧性，一定量的铬还能促本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种1000MPa高强钢用金属粉型药芯焊丝，包括钢制外皮和药粉芯，其特征在于，以质量百分比计，所述药粉芯包括以下组分：硅锰合金3～6wt％、硅铁粉3～8wt％、钛铁粉0.5～2.2wt％、氟化物0.01～0.28wt％、锰粉10～19wt％、镍粉10～18wt％、钼铁6～10wt％、铬粉3～8％以及余量的铁粉和不可避免的杂质；其中，所述药粉芯占药芯焊丝总质量的12～18wt％。

【技术特征摘要】
1.一种1000MPa高强钢用金属粉型药芯焊丝，包括钢制外皮和药粉芯，其特征在于，以质量百分比计，所述药粉芯包括以下组分：硅锰合金3～6wt％、硅铁粉3～8wt％、钛铁粉0.5～2.2wt％、氟化物0.01～0.28wt％、锰粉10～19wt％、镍粉10～18wt％、钼铁6～10wt％、铬粉3～8％以及余量的铁粉和不可避免的杂质；其中，所述药粉芯占药芯焊丝总质量的12～18wt％。2.根据权利要求1所述的1000MPa高强钢用金属粉型药芯焊丝，其特征在于，所述钢制外皮为宽度为12～16mm且厚度为0.6～1.0mm的低碳钢钢带。3.根据权利要求1所述的1000MPa高强钢用金属粉型药芯焊丝，其特征在于，以质量百分比计，所述钢制外皮包括以下成分：C 0.02～0.045wt％、Mn0.15～0.35wt％、Si 0～0.035wt％、S 0～0.015wt％、P 0～0.017wt％以及余量的Fe和不可避免的杂质。4.根据权利要求3所述的1000MPa高强钢用金属粉型药芯焊丝，其特征在于，以质量百分比计，所述钢制外皮包括以下成分：C 0.029wt％、Mn 0.24wt％、Si 0.013wt％、S 0.004wt％、P 0.009wt％以及余量的Fe和不可避免的杂质。5.根据权利要求1所述的100...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭栖利，毛高军，谢玉伦，蒋勇，曹睿，陈剑虹，
申请(专利权)人：四川大西洋焊接材料股份有限公司，兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：四川;51