一种高强度耐候钢用金属粉芯型无缝药芯焊丝制造技术

一种高强度耐候钢用金属粉芯型无缝药芯焊丝，涉及焊接材料领域，由碳钢外皮与药芯粉组成，按质量百分比计，药芯粉由以下组分混合而成：石墨：0.5～1%，硅铁合金：2～8%，锰铁合金：8～20%，镍粉：2～10%，铬粉：2～10%，铜粉：2～6%，镁粉：0.5～2%，铁粉：40～70%，稳弧剂：0.5～2%。本发明专利技术的药芯焊丝适应于采用Ar‑CO

【技术实现步骤摘要】
一种高强度耐候钢用金属粉芯型无缝药芯焊丝
本专利技术涉及焊接材料领域，具体涉及一种高强度耐候钢用金属粉芯型无缝药芯焊丝。
技术介绍
耐候钢最大的特点为具有防腐作用的Cu、P、Cr、Ni等合金元素，且含量不是很高。由于这种钢耐大气腐蚀性能远高于普通碳钢，因而在国外广泛应用于集装箱、桥梁、汽车、铁路车辆和建筑等制造行业，屈服强度超过450MPa的Q450NQR1、Q500NQR1高强耐候钢广泛应用于铁路车辆制造。高强度耐候钢除了有高强韧性的要求，还要求有高的焊接效率和耐候性能，相应地，其配套焊接材料在强度、塑韧性、耐候性及可焊性等方面也应有较高性能，达到与母材相匹配的目的，熔敷金属要具有较高的低温韧性要求：-40℃冲击大于60J。目前耐候钢焊接主要使用实心焊丝，而金属粉芯无缝药芯焊丝除了具有实心焊丝的所有优点外，另外还具有焊接工艺性好，电弧稳定、无飞溅的特点。金属粉芯型药芯焊丝具有熔敷效率高，多层多道焊不用清渣，大大提高工作效率。现有的焊接材料中能够保证焊缝金属的屈服强度达到500MPa，且具有良好的韧性、塑性及耐候性的金属粉芯药芯焊丝并不多。专利申请号：201510606269.9、公开号CN105081609A公开了一种耐候钢用高强高韧性全位置焊气保护药芯焊丝，采用的是有缝钛型渣系非金属粉芯药芯焊丝。专利申请号201010138808.8、公开号CN101804529A公开了一种50公斤级全位置焊耐火耐候钢药芯焊丝，其实施例给出的熔敷金属冲击功为常温，没有-40℃的冲击功给出说明。国外专利检索：Fluxcoredwireforgasshieldedarcweldingofhighstrengthsteel公开号US2011073570A1该专利公开了一种熔渣型高强钢用药芯焊丝；Metacoredwireforgasshieldedarcweldinghavingexcellentzincprimerresistantperformanceandlowtemperatureimpacttoughness公开号：US6476356B2该专利公开了一种用于镀锌钢板的金属粉芯型药芯焊丝。经检索发现，现有技术中未见有相关的用于采用Ar-CO2混合气体保护，屈服强度为500MPa的高强度耐候钢焊接用的金属粉芯型无缝药芯焊丝。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高强度耐候钢焊接用的金属粉芯型无缝药芯焊丝，该焊丝适应于采用Ar-CO2混合气体保护焊接，其熔敷金属屈服强度可达到500MPa以上，且-40℃冲击功大于60J。本专利技术的一种高强度耐候钢用金属粉芯型无缝药芯焊丝，其熔敷金属化学成分应满足：按质量百分比计，C≤0.10%，Si：0.2～0.70%，Cr：0.1～0.5%，Mn：0.8～1.6%，Cu：0.1～0.5%，Ni：0.3～1.0%，P≤0.015%，S≤0.015%，Fe：94～97.6%，其它杂质元素≤0.050%。本专利技术的技术关键是控制药芯焊丝中药芯粉中各成分的比例：一种高强度耐候钢用金属粉芯型无缝药芯焊丝，由碳钢外皮与药芯粉组成，按质量百分比计，药芯粉由以下组分混合而成：石墨：0.5～1%，硅铁合金：2～8%，锰铁合金：8～20%，镍粉：2～10%，铬粉：2～10%，铜粉：2～6%，镁粉：0.5～2%，铁粉：40～70%，稳弧剂：0.5～2%。所述稳弧剂为Na2O、K2O、NaF、K2SiF6、K2ZrF6、Na3AlF6、K3AlF6中的任一种或多种。所述硅铁合金中硅的质量百分含量为45%，锰铁合金中锰的质量百分含量为80%。碳：碳是固溶强化保证熔敷金属强度的重要元素，同时一定的碳含量能够降低焊丝短路过渡的飞溅，碳的加入形式可以是石墨、各种铁合金等。碳含量小于0.5%不能保证强度，碳含量大于1%一方面会导致强度过高，C含量过高会降低焊缝金属的抗裂性能和冲击韧性，另一方面会恶化焊接工艺性，所以要严格控制焊丝中的碳，药芯组分中碳含量控制在C：0.5～1%。硅：硅是重要的脱氧元素，同时也是强化元素，一定量的硅对于提高强度和韧性具有重要作用，但是过量的硅会导致焊缝中渗硅严重，恶化低温韧性，同时也会造成焊缝熔渣过多，在多层多道焊中容易出现夹渣的缺陷。因此熔敷金属硅含量控制0.2～0.70%之间。硅的加入形式可以是硅铁、硅锰合金等，药芯组分中硅铁加入量为2～8%。锰：锰是重要的脱氧元素，同时也是强化元素，一定量的锰对于提高强度和韧性具有重要作用，但是过量的锰会导致强度过高，恶化低温韧性，因此熔敷金属锰含量控制在0.8～1.6%之间，药芯组分中锰铁加入量为8～20%，锰的加入形式可以是锰铁、金属锰、硅锰合金等。镍：镍不仅能够提高焊缝金属强度同时也是提高韧性的重要元素。如果熔敷金属镍含量小于0.3%，那么就达不到效果，但是镍含量大于1.0%，那么强度会过高，韧性下降，同时容易出现热裂纹，药芯组分中镍的加入量为2～10%。铬：铬是一种重要的析出沉淀强化元素，易于与碳结合在晶界析出碳鉻化合物，提高焊缝强度，同时在表面形成一种氧化膜，提高耐腐蚀能力。但是过高的铬会恶化低温冲击韧性。因此熔敷金属铬含量限制0.1～0.5%之间，药芯组分中铬粉加入量为2～10%。铬的加入形式可以是金属铬、低碳铬铁等。铁粉：铁粉具有调节填充率和改善焊接电弧稳定性的作用，但是过量的铁粉会产生大量飞溅。因此铁粉量控制在40～70%之间。镁粉：用于焊接电弧中脱氧，药芯组分中镁粉量小于0.5%时，脱氧不足；镁粉量大于2%时恶化焊接工艺性。铜：铜具有析出沉淀强化作用，但是过量的铜容易加大产生液化裂纹倾向。因此铜含量要小于6%。铜的加入形式可以是金属铜，也可以通过在焊丝表面镀铜加入。适量的Cu能提高焊缝强韧性及耐大气腐蚀性能，熔敷金属Cu含量小于0.5％时，以固溶强化方式提高焊缝强度，并提高针状铁素体含量，当Cu含量大于0.5％时，以析出方式强化焊缝，但对焊缝韧性不利，药芯组分中铜粉含量控制在2~6%之间。稳弧剂：Na2O、K2O、K2ZrF6、K3AlF6等具有稳弧作用，改善焊接工艺性，提高形成喷射过渡的焊接工艺范围，因此填加量要不高于1.0%，如果填加过量，则会导致脱渣困难。其中氟化物的含量不能超过0.10%，否则会产生大量飞溅。本专利技术的一种金属粉芯型无缝药芯焊丝具有如下特点：采用80%Ar+20%CO2气体保护时，其熔敷金属力学性能为：Rp0.2≥500MPa，Rm≥600MPa，A≥22％，-40℃下AKv≥60J，各项指标均达到要求。其熔敷金属屈服强度可达到500MPa以上，具有较高的强度；-40℃冲击功平均值达到90J以上，具有较好的低温冲击韧性。具有良好的焊接工艺性，焊接时电弧稳定，飞溅小，无气孔，易于形成喷射过渡，操作容易，焊缝成型好，渣少；在80%Ar+20%CO2气体保护条件下，电弧稳定，焊丝熔化均匀，焊缝成型好；大规范条件下焊接工艺性良好。药芯焊丝表面可以镀铜，提高导电能力和防锈能力，送丝稳定。周期间浸加速腐蚀试验相对腐蚀率≤10%。具体实施方式下面列举三个具体实施例，本专利技术的药芯焊丝由碳钢外皮和药芯粉组成，其中药芯粉占焊丝总质量的15%。各实施例药芯粉的原料配比见表1。表1各实施例药芯粉的组成（质量百分比%）对采用上述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强度耐候钢用金属粉芯型无缝药芯焊丝，由碳钢外皮与药芯粉组成，其特征在于：按质量百分比计，药芯粉由以下组分混合而成：石墨：0.5～1%，硅铁合金：2～8%，锰铁合金：8～20%，镍粉：2～10%，铬粉：2～10%，铜粉：2～6% ，镁粉：0.5～2%，铁粉：40～70%，稳弧剂：0.5～2%。

【技术特征摘要】
1.一种高强度耐候钢用金属粉芯型无缝药芯焊丝，由碳钢外皮与药芯粉组成，其特征在于：按质量百分比计，药芯粉由以下组分混合而成：石墨：0.5～1%，硅铁合金：2～8%，锰铁合金：8～20%，镍粉：2～10%，铬粉：2～10%，铜粉：2～6%，镁粉：0.5～2%，铁粉：40～70%，稳弧剂：0.5～2%。2.如权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱珍彪，郭纯，王志银，
申请(专利权)人：洛阳双瑞特种合金材料有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41