一种高强耐磨钢气体保护焊焊丝及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高强耐磨钢气体保护焊焊丝及其制备方法，所述焊丝化学成分包括C:0.09

【技术实现步骤摘要】
一种高强耐磨钢气体保护焊焊丝及其制备方法


[0001]本专利技术属于焊接
，具体涉及一种高强耐磨钢气体保护焊焊丝及其制备方法。

技术介绍

[0002]工程机械是装备工业的重要组成部分，是指矿山开发和各类工程建设用的设备，如挖掘机、装载机、推土机、各类起重机及煤矿液压支架等机械设备的总称。随着我国经济的迅速发展，对建筑施工和资源开发规模的扩大使得工程机械需求量也急剧增加，工程机械行业已经成为机械制造领域中成长最快及最具潜力的行业，在此形势下，耐磨钢发展极为迅速。随着工程机械逐步向高性能、轻量化和大型化发展，工程机械设备的外表面直接与沙土和矿石等物料接触，其承受的载荷非常复杂，不仅受到强烈冲击和严重磨损，而且还发生周期性交变，对所用钢材性能要求除一般的强度和韧性外，还必须具有耐磨损、耐冲击、耐疲劳和良好的焊接性。随着强度高、耐磨性好的高强耐磨钢应用越来越广泛，对该类钢焊接所用的焊丝的要求也来越高，然而市场中能够满足高强耐磨钢焊接要求的焊丝很少，在实际生产中多采用级别较低的焊丝进行焊接，这些焊丝熔覆后的钢结构性能无论是在硬度、强度上，还是在耐磨性能上均无法与高强耐磨钢匹配，造成焊接接头冲击韧性差，满足不了高强耐磨钢焊接的要求，因此亟需开发一种高强耐磨钢的焊接用焊丝材料，进一步推动高强耐磨钢的应用推广。

技术实现思路

[0003]为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本专利技术针对高强耐磨钢的焊接接头冲击韧性较差等技术缺陷，提供了一种高强耐磨钢气体保护焊焊丝及其制备方法，适用于高强耐磨钢的多层多道焊，其焊缝成型美观，所获得的焊接接头具有优异的冲击韧性。
[0004]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种高强耐磨钢气体保护焊焊丝，所述焊丝的化学成分按质量百分比计，包括C：0.09～0.15％，Si：0.55～0.82％，Mn：2.30～2.85％，Ni：0.10～0.45％，Cr：0.02～0.06％，S≤0.03％，P≤0.03％，Nb：0.03～0.06％，B：0.005～0.025％，O+N：0.001～0.006％，余量为Fe以及不可避免的杂质。
[0005]C是微合金焊缝金属中最重要的合金元素，提高C含量能够显著提高焊缝的强度及硬度，但是过高的C含量会使焊缝变脆，降低焊缝冲击韧性，而且容易出现焊接裂纹。因此限制C含量在0.09～0.15％范围内。
[0006]Si元素在焊缝金属中起到脱氧作用，它可以防止Fe与O的结合，并在焊接熔池中还原FeO，过高的Si含量会使焊缝中产生SiO2颗粒，难溶且不容易从熔池浮出，降低焊接接头质量，因此限制Si含量在0.55～0.82％范围内。
[0007]Mn元素在焊缝中也起到脱氧作用，与Si元素联合脱氧，能够生成MnO
·
SiO2复合硅酸盐，熔点低且密度小，在熔池中凝聚成大块熔渣，容易在熔池浮出。此外，Mn元素还是重要的淬透性元素，起到固溶强化的作用。过高的Mn含量对于焊接接头的韧性有不利影响，因此
限制Mn含量在2.30～2.85％范围内。
[0008]Ni元素是保证焊缝金属低温韧性的重要元素，能够增加淬透性，扩大奥氏体区，提高焊缝韧性，此外还能够显著提高焊缝的耐腐蚀性，过高的Ni含量易导致焊缝产生应力腐蚀裂纹，因此，控制Ni含量在0.10～0.45％范围内。
[0009]Cr元素能够在焊缝中起到固溶强化的作用，提高焊缝金属的强硬度，但塑韧性降低幅度不大，Cr元素能够提高焊缝的抗氧化介质腐蚀性，过高的Cr含量会降低焊缝金属的导热性，容易产生碳、氧化物，因此限制Cr含量在0.02～0.06％范围内。
[0010]S元素容易与Fe化合生成FeS，显著降低焊缝韧性，S的热脆性还容易在焊接过程中产生热裂纹，此外，S还容易与Mn化合生成难溶的MnS，并呈粒装分布在晶粒内部，降低焊缝综合性能，因此限制S含量低于0.03％。
[0011]P元素能全部溶于铁素体内，使钢的强硬度增加，塑韧性下降，在低温情况下的影响更为严重，极易引起焊接裂纹，因此限制P含量低于0.03％。
[0012]Nb元素既能够提高焊缝的强度也能够提高焊缝的塑韧性，对于焊缝的抗氧化性及耐腐蚀性也有一定的积极影响，但是过高的Nb含量会生成大量的碳氮化物，降低焊缝脆性，因此限制Nb含量在0.03～0.06％范围内。
[0013]B元素在焊缝中主要起到细化晶粒的作用，但是过高的B含量会提高焊缝脆性，降低韧性，因此限制B含量在0.005～0.025％范围内。
[0014]O+N：O和N元素是焊缝中的有害元素，两者容易与其他合金元素化合，生成的化合物一般较脆，影响焊缝韧性，因此限制O和N元素综合含量在0.001～0.006％范围内。
[0015]一种上述高强耐磨钢气体保护焊焊丝的制备方法，所述方法包括以下步骤：
[0016]①
按所述焊丝的化学成分要求配料，所有原料混合均匀。
[0017]②
将步骤
①
所述混合后的原料经真空感应炉冶炼，温度范围在1500
±
20℃，经锻造、热轧、退火工序后制成盘条钢；所述退火温度为670
±
20℃，退火时间为2
‑
3h。
[0018]③
酸洗去除步骤
②
制成的盘条钢表面的氧化皮。
[0019]④
将步骤
③
获得的盘条钢经粗拉、精拉制成直径为0.8
‑
1.5mm的焊丝。
[0020]⑤
将步骤
④
获得的焊丝经热处理、清洗、烘干至表面无污染。
[0021]⑥
将步骤
⑤
获得的焊丝镀铜，镀铜厚度为0.10
‑
0.35μm。
[0022]⑦
层绕、包装获得成品。
[0023]一种上述焊丝在高强耐磨钢焊接中的应用，所述焊接为CO2气体保护焊，所述焊接工艺采用上述焊丝进行三道次焊接；其中，一道次焊接工艺为，焊接电流：140～160A，焊接电压：18～19V，焊接速度：8～10cm/min；二道次焊接工艺为，焊接电流：170～190A，焊接电压：19.5～21.0V，焊接速度：20～24cm/min；三道次焊接工艺为，焊接电流：150～170A，焊接电压22.5～24.0V，焊接速度13～15cm/min。每道次之间焊接前均需要对前一道次的焊缝进行打磨，清理至焊缝表面洁净，无焊渣，层间温度控制在140
‑
230℃。
[0024]上述焊接的高强耐磨钢成分如下，C:0.13～0.18％，Si:0.18～0.20％，Mn:1.30～1.90％，Ni:0.15～0.35％，S:≤0.03％，P:≤0.04％，Nb：0.02～0.05％，Mo：0.10～0.35％，Als:0.015～0.035％，Ti:0.35～0.55％，余量为Fe以及不可避免的杂质。所述高强耐磨钢厚度8
‑
12mm，抗拉强本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强耐磨钢气体保护焊焊丝，其特征在于，所述焊丝的化学成分按质量百分比计，包括C：0.09～0.15％，Si：0.55～0.82％，Mn：2.30～2.85％，Ni：0.10～0.45％，Cr：0.02～0.06％，S≤0.03％，P≤0.03％，Nb：0.03～0.06％，B：0.005～0.025％，O+N：0.001～0.006％，余量为Fe以及不可避免的杂质。2.一种权利要求1所述的高强耐磨钢气体保护焊焊丝的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
①
按所述焊丝的化学成分要求配料，所有原料混合均匀；
②
将步骤
①
所述混合后的原料经真空感应炉冶炼，温度范围1500
±
20℃，经锻造、热轧、退火工序后制成盘条钢；所述退火温度为670
±
20℃，退火时间为2
‑
3h；
③
酸洗去除步骤
②
制成的盘条钢表面氧化皮；
④
将步骤
③
获得...

【专利技术属性】
技术研发人员：余腾义，刘珂，周晓婷，周磊磊，胡晓，尹晶晶，
申请(专利权)人：攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：