一种高钛低钼高强韧性双丝埋弧焊用低合金焊丝制造技术

本发明专利技术介绍了一种高钛低钼的高强韧性双丝埋弧焊用低合金焊丝，其化学成分组成为（ｗｔ％）：Ｃ：０．０５～０．１０；Ｓｉ≤０．２５；Ｍｎ：０．９０～１．４０；Ｓ≤０．０１０；Ｐ≤０．０１５；Ｎｉ：１．２０～２．２０；Ｃｒ：０．２５～０．７０；Ｔｉ：０．１０～０．２０；Ｍｏ：０．０１～０．０５；余量为Ｆｅ。本发明专利技术焊丝与ＷＦ８０２烧结焊剂匹配，焊缝金属强度合格，工艺性良好，低温韧性突出：焊缝金属屈服强度Ｒｐ０．２为４６０～５２０ＭＰａ，－４０℃ＫＶ２达到１１０～１４０Ｊ，－２０℃的动态撕裂能为５００Ｊ；可实现焊前不预热、焊后不后热，能适应多种工艺要求的双丝埋弧焊焊接，提高效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种焊丝，特别是一种高钛低钼高强韧性双丝埋弧焊用低合金焊丝。
技术介绍
Ni-Cr-Mo系合金钢是船舶建造中重要的高强度用钢，在管线、海上石油平台、工程 机械等领域也有大量应用。为提高焊接效率、降低建造成本，双丝或多丝埋弧焊工艺已得到 广泛应用，但对于Ni-Cr-Mo系合金钢的双丝焊工艺国内还未进行相关研究，没有与之相匹 配的可供选择的双丝埋弧焊焊丝。其主要原因是该钢具有较高的强韧性要求，并且要求焊 接接头具有良好的耐海水腐蚀性与焊接抗裂性。若要与该钢匹配进行双丝埋弧焊焊接，现 有的埋弧焊焊丝还存在以下问题(1)虽然可满足强度的要求，但韧性不足；(2)焊接抗裂性不能满足双丝埋弧焊工艺要求；(3)焊丝成分与钢的匹配性不好，影响焊接接头使用性能。国内外埋弧焊焊丝文献显示，多数专利的焊丝中Mo含量均较高，主要是利用Mo的 固溶强化来提高焊缝金属的强度。如申请号为00114334. 4的中国专利“高强度高韧性埋 弧焊焊丝”的说明中，其焊丝的Mo含量为0. 20 0. 50% ；申请号为200610107016. 8的中 国专利“含铜的高强度高韧性埋弧焊用低合金钢焊丝”专利中，其焊丝Mo含量为0. 05 0. 40%。采用该类较高Mo含量的焊丝进行Ni-Cr-Mo系钢的双丝埋弧焊时，焊缝中易形成 大量的粒状贝氏体而导致冲击韧性下降。现有的焊丝专利中，另外一种手段是采用Ti、B联合作用来改善焊缝金属的韧性。 如申请号为92105621的中国专利“低碳微合金化埋弧焊丝”专利，焊丝中有0. 02 0. 08% 的Ti与0. 001 0. 008%的B，其焊缝具有一定的低温韧性的机理是焊丝中主要的非金属 元素B的作用，且B对韧性的作用取决于焊缝金属中N的含量及同时存在的0、Ti、Al等的 适当含量。采用该类焊丝进行Ni-Cr-Mo系钢的双丝埋弧焊时，其成分与钢的匹配性不好， 耐海水腐蚀性较差。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种高钛低钼高强韧性双丝埋弧焊用低合金 焊丝，从而克服现有技术中存在的问题，针对Ni-Cr-Mo系合金钢成分及双丝埋弧焊工艺特 点，满足该船用高强钢双丝埋弧焊工艺焊接要求。为了实现解决上述技术问题的目的，本专利技术采用了如下技术方案本专利技术的一种高钛低钼高强韧性双丝埋弧焊用低合金焊丝，其化学成分组成为 (wt%):C 0. 05 0. 10 ；Si ≤ 0. 25 ；Mn 0. 90 1. 40 ；S ≤ 0. 010 ；P ≤ 0. 015 ；Ni 1. 20 2. 20 ；Cr 0. 25 0. 70 ；Ti 0. 10 0. 20 ；Mo 0. 01 0. 05 ；余量为 Fe。更进一步的，本专利技术的一种高钛低钼高强韧性双丝埋弧焊用低合金焊丝，其化学 成分组成为(wt%) :C 0. 05 0. 09 ；Si 彡 0. 25 ；Mn 1. 0 1. 40 ;S 彡 0. 010 ；P 彡 0. 015 ； Ni 1. 50 2. 20 ；Cr 0. 25 0. 70 ；Ti 0. 13 0. 18 ；Mo 0. 01 0. 42 ；余量为 Fe。所述的焊丝的冶炼生产过程及加工过程与普通焊丝相同，须采用真空感应进行冶 炼，冶炼过程中装料前用纯铁洗炉，对浇铸系统要做到清洁干燥，并保证锭模内壁平滑；所 有原材料使用前须进行烘烤处理，以除去水分。整个熔炼过程禁止破真空，防止吸氮；加工 工艺流程为真空感应炉冶炼_铸造-退火-锻造成材_热处理及拉拔。使焊缝金属有较高的强度和优良的韧性，关键在于加入适当的合金元素促使焊缝 中形成一定量的针状铁素体组织。C、Mn、Ni、Mo元素在一定范围内都有促进针状铁素体形 成的能力，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 过添加这些元素得以实现，但焊丝合金系的选择不仅考虑焊缝的强度与韧性，还要考虑焊 接接头的工作环境与被焊钢材的化学成分和性能匹配。本焊丝研制的重点是解决焊接接头 的强韧性匹配与成分匹配。本专利技术焊丝采用与Ni-Cr-Mo系合金钢相近的合金系，以保证焊接接头的成分匹 配，在对各元素作用的分析的基础上，进行元素含量的调整，经过大量焊丝试制确定了焊丝 的最终成分。焊缝的C含量增加虽然可提高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元素促进了贝氏体甚至马氏体的形成，且不利于焊缝的抗冷裂性能。因此，焊丝 中的C含量须控制在较低水平。Mn元素一方面可以使焊缝金属充分脱氧，细化晶粒固溶强化，提高焊缝金属的抗 拉强度；另一方面也可增加过冷奥氏体的稳定性，使奥氏体相变移向较低的温度，可抑制先 共析铁素体和侧板条铁素体的析出，提高针状铁素体的含量。因此焊丝中的Mn要到达一定 的水平。但Mn过高时，在凝固过程中Mn会向发生较严重的偏析并在偏析域形成残余奥氏 体、贝氏体或马氏体等组织，对韧性产生不利影响，焊丝中的Mn控制在0. 90 1.40%之间。Cr元素对贝氏体转变有较大的推迟作用，能够减小奥氏体和铁素体的自由能差， 减少相变的驱动力。Cr与Mn还能阻碍碳扩散，故推迟贝氏体转变的作用很强。Ni元素不 但降低Y — a相变温度，减少先共析铁素体含量，而且减小低温时焊缝金属的摩擦阻力和 钉扎常数，增加层错能，促进低温时螺型位错交滑移，从而使裂纹扩展消耗功增加，进而可 以获得较高的低温韧性。焊丝中适当Ni、Cr含量为保证焊缝强韧性并与达到与母材成分相 匹配的目的。Ti元素对焊缝金属中针状铁素体的形成有显著作用，Ti元素形成TiN、TiO、Ti203 等尺寸大小不同的夹杂物，这些夹杂物成为针状铁素体形核的质点。因而加入Ti是提高 焊缝强韧性的有效措施。但当Ti含量较多时(如>0.20%)，氧化物与氮化物颗粒粗化， 并在铁素体板条边界及其内部析出，降低了铁素体板条间的结合力，使铁素体硬度升高塑 性降低，此时虽然组织的强度较高但是韧性很差；另外，Ti含量高时也会形成较多的TiC、 TiS，凝固时这些颗粒将从基体中析出，导致韧性明显下降。Ti含量过低时(如< 0. 10%)不 足以形成有效的针状铁素体形核质点，其它元素也易氧化烧损。因此本焊丝中，Ti控制在 0. 10 0. 20范围内。Mo元素对焊缝组织影响很大。奥氏体向先共析铁素体的转变，属于扩散型转变，a4相的形核长大既受、—a转变的影响，又受碳从正在长大的a相表面扩散出去的速度的 影响。焊缝中含Mo时，随着Mo的质量分数的增加，碳在奥氏体中的扩散激活能增高，从而 使得碳的扩散系数降低。同时，Mo能降低碳化物形成元素的扩散能力，从而阻碍碳化物的 形成，推迟碳化物的析出过程。因此，Mo强烈阻碍先共析铁素体的析出和长大过程。Mo元 素与Ti元素相互作用能够促进针状铁素体大量形成。所以焊丝中适量的Mo元素既能到达 与母材相匹配的目的，又能起到抑止先共析铁素体而促进针状铁素体形成的目的。当Mo含 量较低时(如< 0. 01%)作用不明显，焊缝中会出现较多的先共析铁素体与侧板条铁素体，韧 性较差；而Mo含量大于0.05%时，焊缝组织呈上贝氏体或粒状贝氏体，韧性明显下降。为 此，将Mo含量控制在0.01 0. 05%范围较合适本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高钛低钼高强韧性双丝埋弧焊用低合金焊丝，其特征是：焊丝化学成分组成为（ｗｔ％）：Ｃ：０．０５～０．１０；Ｓｉ≤０．２５；Ｍｎ：０．９０～１．４０；Ｓ≤０．０１０；Ｐ≤０．０１５；Ｎｉ：１．２０～２．２０；Ｃｒ：０．２５～０．７０；Ｔｉ：０．１０～０．２０；Ｍｏ：０．０１～０．０５；余量为Ｆｅ。

【技术特征摘要】
1.一种高钛低钼高强韧性双丝埋弧焊用低合金焊丝，其特征是焊丝化学成分组成为 (wt%):C 0. 05 0. 10 ；Si 彡 0. 25 ；Mn 0. 90 1. 40 ；S 彡 0. 010 ；P 彡 0. 015 ；Ni 1. 20 2. 20 ；Cr 0. 25 0. 70 ；Ti 0. 10 0. 20 ；Mo 0. 01 0. 05 ；余量为 Fe。...

【专利技术属性】
技术研发人员：霍光瑞，刘刚，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七二五研究所，
类型：发明
国别省市：41[中国|河南]