【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及焊接工艺，尤其涉及一种用于高强度轻质钢的焊丝及其制备方法和焊接工艺。
技术介绍
1、随着各种装备轻量化和高安全性发展需求，制造高端装备的材料向着高强化和低密度化发展。目前国内外主要通过材料的高强化来实现零部件减重。但是目前各种材料的强度已经达到目前工业生产能力极限，限制了轻量化进一步发展。未来解决这一问题，国内外掀起了al、ti等轻质金属材料应用研究。但鉴于al和ti等轻质材料的成本高，限制了这些轻质材料应用。为了开发低成本和轻质材料，国内外开展了向钢中加入mn、al和c等轻质元素，开发高强韧、轻质特点的轻质钢研究。但由于高mn和高al合金化，使得轻质钢的焊接成为世界难题。
2、fe-mn-al-c系轻质钢焊接目前国内研究相对较少，在对其进行中厚板焊接时如何具备优异的力学性能以及在焊接接头不出现焊接裂纹，特别是在对中厚板焊接时，裂纹等问题的出现更加频繁。焊接材料的选择是保证焊缝金属强度，塑韧性等力学性能达到制备要求的关键因素，目前fe-mn-al-c系轻质钢所用焊材大多为奥氏体不锈钢焊丝、高强钢焊丝、低碳钢焊丝、铁素体-奥氏体双相不锈钢焊丝。但焊接结果存在焊接裂纹和焊接气孔，严重影响焊接接头的强度和韧性。除了焊丝对fe-mn-al-c系轻质钢中厚板焊接接头性能有影响外，常用的焊接方式和工艺，如电弧焊、co2保护焊等，也对fe-mn-al-c系轻质钢中厚板焊接时有很多不利影响，产生大量焊接裂纹。
3、综上所述，现有技术中的焊丝及焊接技术用于fe-mn-al-c系轻质钢焊接时，焊接接头处力学性能
技术实现思路
1、鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种用于高强度轻质钢的焊丝及其制备方法和焊接工艺，用以解决现有技术中轻质钢板，尤其是中厚板焊接接头处力学性能不佳且易出现焊接裂纹和气孔等缺陷的问题中的至少一个。
2、本专利技术公开了一种用于高强度轻质钢的焊丝，所述焊丝组成按质量百分比计为：c：0.08％～0.30％，mn：25％～35％，al：5％～7％，mo：≤1.0％，w：≤1.0％，nb：≤0.1％，v：≤0.1％，其他为fe和不可避免的杂质。
3、优选的，所述焊丝组成按质量百分比计为：c：0.08％～0.30％，mn：25％～35％，al：5％～7％，mo：0.1～1.0％，w：0.1～1.0％，nb：0.05～0.1％，v：0.05～0.1％，其他为fe和不可避免的杂质。
4、具体的，所述高强度轻质钢的具体组成按质量比计为：c：0.60～1.20％，mn：25～35％，al：6～11％，其他为fe和不可避免的杂质。
5、具体的，所述焊丝适用于厚度为10～60mm高强度轻质钢板的焊接。
6、具体的，所述焊丝具有全奥氏体组织，抗拉强度≥600mpa，-84℃的冲击功kv2≥200j。
7、本专利技术还公开了一种上述焊丝的制备方法，包括以下步骤：
8、s1：通过转炉精炼或直接熔炼的方式，获得预设组成的钢水；
9、s2：通过铸造、轧制、冷却，获得原始态钢材；
10、s3：将原始态钢材进行固溶处理并锻造成直径20mm棒材，在室温将棒材进行拉拔处理，获得所需直径的盘条/成品焊丝。
11、具体的，步骤s3所述固溶处理的温度为950～1150℃，时间为0.5～2h。
12、本专利技术还公开了一种焊接工艺，具体包括以下步骤：
13、s21：将焊件待焊接面进行开坡口处理，并对焊件和焊丝进行焊前清理；
14、s22：采用tig焊接工艺对母材和填充金属进行焊接，焊接采用惰性气体保护；
15、s23：将步骤2得到的焊件置于室温环境，待冷却完毕后得到焊接件。
16、具体的，步骤s22所述焊接操作的具体参数为：焊接电压为14～30v，焊接电流为210～270a，焊接采用惰性气体保护，保护气体的流速为6～9l/min，焊接速度12～20cm/min。
17、具体的，所述焊接工艺所获得的焊接接头的室温抗拉强度≥600mpa，-84℃的冲击功kv2≥100j。
18、与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：
19、1、本专利技术所公开的焊丝配合焊接工艺使用，焊接接头拉伸性能及低温冲击韧性优异。
20、在焊丝成分设计中，本专利技术通过在焊丝中添加适量的c元素，显著提高焊接接头的强度；通过添加mn元素，扩大奥氏体相区，降低钢的临界淬火速度，最终使得焊丝/接头为全奥氏体组织，有助于提高焊接接头强度；少量mo、w、nb、v的加入可以通过大原子拖曳和形成mc碳化物细化焊接组织，从而改善材料的韧性。在焊接工艺中，在预热前，对焊件的表面进行除锈、去油污和打磨处理，避免焊件表面的锈迹或油污对焊缝的影响。
21、本专利技术所获得的焊接接头室温抗拉强度≥600mpa，-84℃的冲击功kv2≥100j。
22、2、本专利技术所公开的焊丝配合焊接工艺使用，焊缝细腻均匀、密实、无缺陷。
23、本专利技术通过控制焊丝中c含量在较低水平，有效减少甚至避免了焊接气孔的产生；通过添加适量al作为脱氧剂，al元素在焊接过程中具有较高的液态扩散速率，可以促进焊接材料的混合和交互扩散，有助于形成均匀的焊缝。
24、在焊接过程中，为避免发生角变形及烧穿现象，将焊件先在接头背面坡口根部进行一条打底焊道；打底焊时，焊接热输入过大，会导致熔池凝固速度小于凝固裂纹的启裂速度而开裂，所以焊接电流不能过大，故采用低于整体的焊接电流170a；由于焊接应力和焊缝的变形主要是焊后焊缝发生缩短所引起的，因此使焊缝适当延展伸长，可以补偿缩短，从而减小焊接应力和变形，本专利技术在焊接完成后，通过对焊缝进行敲击可以适当的延伸焊缝，减小应力和变形。
25、较高的电流使得热输入量的增加，而较高的热输入量对焊丝在焊缝区的透入有着较好的作用，特别是在较厚的材料中有着较为明显的作用。因为较大的焊接热输入能够提高熔敷效率，增加生产效率，导致熔池高温存在时间增加，使夹渣和气孔有足够的时间溢出焊缝。而且较高的热输入量可以促进结晶过程，减少焊缝过程中的残余应力和变形，使焊缝更加均匀，密实和无缺陷。
26、3、本专利技术所公开的焊丝原料易得，易于制造；焊接工艺简单，工艺条件温和，设备易得，适于规模化加工和广泛推广。
27、本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种用于高强度轻质钢的焊丝，其特征在于：所述焊丝组成按质量百分比计为：C：0.08％～0.30％，Mn：25％～35％，Al：5％～7％，Mo：≤1.0％，W：≤1.0％，Nb：≤0.1％，V：≤0.1％，其他为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的焊丝，其特征在于：所述焊丝组成按质量百分比计为：C：0.08％～0.30％，Mn：25％～35％，Al：5％～7％，Mo：0.1～1.0％，W：0.1～1.0％，Nb：0.05～0.1％，V：0.05～0.1％，其他为Fe和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的焊丝，其特征在于：所述高强度轻质钢的具体组成按质量比计为：C：0.60～1.20％，Mn：25～35％，Al：6～11％，其他为Fe和不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的焊丝，其特征在于：所述焊丝适用于厚度为10～60mm高强度轻质钢板的焊接。
5.根据权利要求1所述的焊丝，其特征在于：所述焊丝具有全奥氏体组织，抗拉强度≥600MPa，-84℃的冲击功KV2≥200J。
6.一种权利要求1～5任
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤S3所述固溶处理的温度为950～1150℃，时间为0.5～2h。
8.一种焊接工艺，其特征在于，具体包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的焊接工艺，其特征在于：步骤S22所述焊接操作的具体参数为：焊接电压为14～30V，焊接电流为210～270A，焊接采用惰性气体保护，保护气体的流速为6～9L/min，焊接速度12～20cm/min。
10.根据权利要求8或9所述的焊接工艺，其特征在于：所述焊接工艺所获得的焊接接头的室温抗拉强度≥600MPa，-84℃的冲击功KV2≥100J。
...【技术特征摘要】
1.一种用于高强度轻质钢的焊丝，其特征在于：所述焊丝组成按质量百分比计为：c：0.08％～0.30％，mn：25％～35％，al：5％～7％，mo：≤1.0％，w：≤1.0％，nb：≤0.1％，v：≤0.1％，其他为fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的焊丝，其特征在于：所述焊丝组成按质量百分比计为：c：0.08％～0.30％，mn：25％～35％，al：5％～7％，mo：0.1～1.0％，w：0.1～1.0％，nb：0.05～0.1％，v：0.05～0.1％，其他为fe和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的焊丝，其特征在于：所述高强度轻质钢的具体组成按质量比计为：c：0.60～1.20％，mn：25～35％，al：6～11％，其他为fe和不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的焊丝，其特征在于：所述焊丝适用于厚度为10～60mm高强度轻质钢板的焊接...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹文全，刘智，亢庆锋，王辉，徐海峰，王存宇，章小峰，梁剑雄，翁宇庆，
申请(专利权)人：钢铁研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。