抗高温裂纹性优良的填充二氧化钛系焊剂焊丝制造技术

本发明专利技术提供一种冲击韧性优良并可有效防止由加入硼引起的高温裂纹现象、可有效用于厚板的单面焊接等的填充二氧化钛系焊剂焊丝。该焊丝由相对于焊丝的重量％为Ｃ：０．０１０％～０．０５５％、Ｂ：０．００２～０．０１０％、Ａｌ：０．３０％以下、Ｔｉ：２．５～６．５％、Ｍｎ：１．５～３．５％、Ｍｇ：０．１～０．５％、Ｓｉ：０．５～１．５％、Ｎａ：０．０５～１．２５％，及余量的铁和不可避免的杂质组成，（Ｃ％×Ａｌ％）×Ｂ％被控制在３×１０＃＋［－５］以下。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及抗高温裂纹性优良的填充焊剂焊丝，更具体地涉及焊接操作性和冲击韧性优良的填充二氧化钛系焊剂焊丝。
技术介绍
大致分为填充焊剂焊丝中基本型(basic type)和二氧化钛系，但是基本型的焊丝在冲击韧性方面是优良的，而焊接操作性差，二氧化钛焊丝在焊接操作性方面优良，而是冲击韧性值不佳，这是已知的。这类填充二氧化钛系焊剂焊丝目前以其优越的焊缝外观和焊接性能和焊接效率方面的优越性而广泛用于软钢和50kg/mm2级高强钢的构造物的焊接。但是，如上所述，采用填充二氧化钛系焊剂焊丝得到的焊接金属冲击韧性低，因此，在作为冲击强度被严格限制的焊接材料使用时有许多限制。作为用于解决上述问题的技术的一个例子，可举出日本特开昭58—16796中公开的专利技术。上述专利公开公报中记载了通过提供气体保护电弧焊焊接用填充二氧化钛系焊剂焊丝，即由相对于焊丝的重量％为TiO24～8.5％，Mg0.2～0.8％，Ti0.03～0.7％，B0.002～0.025％，Mn1.0～3.0％，Si0.1～1.2％以及其它金属氟化物和氧化物形成的焊剂，低温下焊接金属具有优良的冲击韧性。但是，在上述公开专利专利技术中加入的硼(B)可确保焊接金属的优良冲击韧性，但是，这也是由晶粒偏析造成为高温裂纹的原因。特别是在焊接母材厚的厚板单面焊接时，由于存在底层焊接时容易发生高温裂纹的问题，填充二氧化钛系焊剂焊丝无法确保优良的冲击韧性，在厚板的单面焊接等的利用上有很多限制。专利技术简述因此，为了解决上述现有技术的问题，本专利技术的目的在于提供冲击韧性优良并可有效防止通过添加硼带来的高温裂纹现象、有效用于厚板的单面焊接等的填充二氧化钛系焊剂焊丝。为了达到上述目的，本专利技术涉及一种填充二氧化钛系焊剂焊丝，其特征在于由相对于焊丝的重量％为C0.010％～0.055％，B0.002～0.010％，Al0.30％以下，Ti2.5～6.5％，Mn1.5～3.5％，Mg0.1～0.5％，Si0.5～1.5％，Na0.05～1.25％、及余量的铁及不可避免的杂质组成，并且(C％×Al％)×B％被控制在3×10-5以下。如上所述，本专利技术在将引起高温裂纹的硼(B)的添加量限制在适当的值的同时，通过控制(C％×Al％)×B％值，有效提供了可使用在厚板的单面底层焊接的填充二氧化钛系焊剂焊丝。具体实施例方式下面对本专利技术进行说明。本专利技术者为了开发可得到低温冲击强度优良的焊接金属并且还可防止厚板的单面初层焊接时发生高温裂纹的焊接材料，进行了反复研究和实验，结果发现，通过将碳(C)和铝(Al)相对于引起高温裂纹的硼(B)的加入量控制在适当的值以下，就可有效防止高温裂纹，从而完成本专利技术。即，本专利技术的特征是填充二氧化钛系焊剂焊丝的组成中(C％×Al％)×B％被控制在适当的值以下。下面对本专利技术的焊剂填充焊丝的组成成份控制理由进行说明。碳C是构成本专利技术焊丝的钢外皮和残存在填充其中的焊剂组合物的，因此，通常不进行人工添加，但是，由于是对焊接金属的机械性能有影响的重要因素，对其含量应严格控制。由此，本专利技术中碳相对于焊丝优选含量在0.010～0.055重量％的范围内(下面简写为“％”)。这是因为如果上述碳不到0.01％，焊接金属的韧性和拉伸性能差，如果超过0.055％，强度过度增高，增加了感裂性，容易发生高温裂纹。因此，为了控制焊丝成份中的碳量，必须考虑碳含量并选择钢外皮，并且必须适当调节作为含有余量碳的焊剂的铁和硅铁等的组成范围。硼B与Ti同时加入，会增加组织的微细化和韧性，这是已知的。但是，硼通过硼化物分布在结晶粒界上，形成分离的夹杂物，因此有可能起到裂纹源的作用。因此，在含有大量Ti的金属中，加入B在形成Mn的基本基体时，必须对分散B起作用，适当调节Ti/B和Mn/B，充分搅拌熔融金属，必须使B作为结晶粒界的夹杂物不发生聚集。在本专利技术中，优选将具有上述作用的硼B的加入量控制在0.002～0.010％，这是因为，不足0.002％时，不能得到焊接金属的细微组织，同时不能发挥韧性强化效果，在超过0.01％时，硼化物形成连续的网状，硬化使冲击值减小，韧性也变差，会发生熔融性降低和高温裂纹。作为上述硼(B)的供给源，可举出例如氧化硼、硼铁、Fe—Si—B合金、含硼的特殊玻璃等。铝(Al)象Mg一样是强脱氧剂，在降低焊接金属含氧量的同时可提高焊接金属的韧性。但是，铝的含量如果超过0.3％，在熔融金属中形成Al2O3，促使高温裂纹，有可能与Mg同时过度增加电弧中的蒸汽压并增加发烟(fume)。因此，本专利技术优良将Al的含量控制在0.3％以下。上述铝的供给源可举出例如镁铝、长石、绿泥石等。另一方面，在本专利技术中，使对于添加的B重量％，铝和碳的含量满足，(C％×Al％)×B％在3×10-5以下。这是本专利技术的特征之一，上述计算值超过3×10-5时，主要会发生高温裂纹。即，在本专利技术中，为了预防高温裂纹，必须控制(C％×Al％)×B％在3×10-5以下。Ti作为脱氧剂是已知的，是起到通过将组织微细化来增加韧性的元素。在本专利技术中，Ti作为填充二氧化钛系焊剂焊丝的组成可以与钛氧化物同时使用，其加入量优选控制在2.5～6.5％。这是因为，该加入量不到2.5％时，减少了容积的表面张力，同时，电弧不稳定，焊渣的形成也不足，焊缝外观变粗，另一方面，如果超过6.5％，不仅焊渣形成过多，熔融性降低，而且，流动性也变差，过度脱氧有可能加剧高温裂纹。作为该Ti的供给源，可举出例如金属钛、钛铁、金红石矿等。Mn作为脱硫剂是已知的，由于与S反应先于FeS形成MnS，因此可防止由S偏析引起的形成低熔点化合物。而且，残留在焊接金属内，不用说增加强度同时促进脱氧的效果，还可改善焊缝的外观形状并同时获得良好的操作性。在本专利技术中，Mn的添加量优选控制在1.5～3.5％，这是因为，不到1.5％时，不具有由添加带来的所期望的效果，超过3.5％时，电弧稳定性和熔融性减少，强度增加，容易发生高温裂纹。这类Mn的供给源可举出例如电解锰、锰铁、Fe—Si—Mg合金等。Mg是强脱氧剂，其的加入可降低焊接金属的含氧量，并可提高韧性。但是，如果其加入量不到0.1％，脱氧效果小，如果超过了0.5％，存在电弧稳定性降低，飞溅产生量增加，焊接操作性变差，焊渣增加，熔融性减小的问题。因此，本专利技术优选将其加入量控制在0.1～0.5％。作为Mg的供给源，可举出例如镁铝、重烧氧化镁等。Si象Ti那样，不仅起到形成焊渣的作用，还提高了焊缝扩散性，改善焊缝外观，同时，是达到脱氧效果和铁氧体稳定化的元素，具有防止高温裂纹的作用。但是，其加入量不到0.5％时，没有所期望的由加入其带来的效果，如果超过了1.5％，韧性变差，有可能形成Fe—S—Si—O化合物并助长高温裂纹。因此，在本专利技术中Si的加入量优选控制在0.5～1.5％。上述Si的供给源可举出长石、硅铁等。Na与K、Ce等同样是电弧稳定剂，在本专利技术中Na不仅起到电弧稳定剂的作用，还起到提高电弧集中性，达到深度熔透，充分搅拌熔融金属，在Mn基体内均匀分散B的作用。由Ti—Mn—B细微化的组织显示强韧性，沿着粒界分布的硼化物和钛的氧化物造成的在焊接金属的反面发生粒界破裂的几率提高，因此有可能降低冲击韧性值。因此，通过将B均匀分散在基体内本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种填充二氧化钛系焊剂焊丝，其特征在于由相对于焊丝的重量为Ｃ：０．０１０％～０．０５５％、Ｂ：０．００２～０．０１０％、Ａｌ：０．３０％以下、Ｔｉ：２．５～６．５％、Ｍｎ：１．５～３．５％、Ｍｇ：０．１～０．５％、Ｓｉ：０．５～１．５％、Ｎａ：０．０５～１．２５％、余量的铁和不可避免的杂质组成，并且（Ｃ％×Ａｌ％）×Ｂ％被控制在３×１０↑［－５］以下。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴相珉，
申请(专利权)人：现代综合金属株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]