CN105499836B

CN105499836B - 具有中碳含量熔敷金属的特种碳钢焊条

Info

Publication number: CN105499836B
Application number: CN201410490944.1A
Authority: CN
Inventors: 傅卫; 乔国荣; 乔萍; 陈国喜; 浦海军
Original assignee: Shanghai Baosteel Industry Technological Service Co Ltd
Current assignee: Shanghai Baosteel Industry Technological Service Co Ltd
Priority date: 2014-09-24
Filing date: 2014-09-24
Publication date: 2019-04-23
Anticipated expiration: 2034-09-24
Also published as: CN105499836A

Abstract

本发明公开了一种具有中碳含量熔敷金属的特种碳钢焊条，即本焊条包括焊芯和药皮，所述焊芯为中碳钢芯，所述药皮的配方组分为金红石7‑12wt%、大理石42‑48wt%、萤石18‑22wt%、硅铁9‑12wt%、电解锰5‑8wt%、高碳铬铁1.5‑2.8wt%、镍粉2‑4wt%、钛铁0.8‑1.5wt%、钼铁0.3‑1.0wt%，余量为Fe。本焊条应用于基材为中碳钢的工件焊接连接，使得工件经热处理淬火后焊缝硬度与工件基材一致，保证了熔敷金属具有足够的碳含量，又具有较好的韧性和抗裂能力，保证了工件的焊接质量。

Description

具有中碳含量熔敷金属的特种碳钢焊条

技术领域

本发明涉及金属焊接材料，尤其涉及一种具有中碳含量熔敷金属的特种碳钢焊条。

背景技术

焊条广泛应用于金属构件的焊接，在某些焊接钢结构需要表面淬火的场合，如钢铁企业冷轧生产线的工艺辊，其辊身材质通常为45#钢或50#钢，用此类型号钢板卷板圈圆后焊接，由于通常焊材一般为低碳或超低碳材料，使得焊缝的组织成分与辊身基材相差很大，造成辊身淬火后焊缝硬度与辊身有较大差异，后续对辊身实施表面涂层处理时，焊缝表面出现明显色差，将影响生产的产品质量。因此必须采用特殊的焊材，使得熔敷金属具备较高的碳含量，在一定的焊接工艺及热处理工艺下，才能保证焊缝淬火后硬度与基材基本一致。而目前市场上并不存在此类用途的中高碳合金焊材，现有中高碳合金焊材只是适用于表面堆焊耐磨领域的堆焊焊条，如高铬铸铁焊条等。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有中碳含量熔敷金属的特种碳钢焊条，本焊条应用于基材为中碳钢的工件焊接连接，使得工件经热处理淬火后焊缝硬度与工件基材一致，保证了熔敷金属具有足够的碳含量，又具有较好的韧性和抗裂能力，保证了工件的焊接质量。

为解决上述技术问题，本发明具有中碳含量熔敷金属的特种碳钢焊条，所述焊条包括焊芯和药皮，所述焊芯为中碳钢芯，所述药皮的配方组分为金红石7-12wt%、大理石42-48 wt %、萤石18-22 wt %、硅铁9-12 wt %、电解锰5-8 wt %、高碳铬铁1.5-2.8 wt %、镍粉2-4 wt %、钛铁0.8-1.5 wt %、钼铁0.3-1.0 wt %，余量为Fe。

进一步，所述中碳钢芯为45#钢芯或中碳合金钢芯。

进一步，所述中碳合金钢芯为牌号45Mn的优质碳素结构钢。

由于本发明具有中碳含量熔敷金属的特种碳钢焊条采用了上述技术方案，即本焊条包括焊芯和药皮，所述焊芯为中碳钢芯，所述药皮的配方组分为金红石7-12wt%、大理石42-48 wt %、萤石18-22 wt %、硅铁9-12 wt %、电解锰5-8 wt %、高碳铬铁1.5-2.8 wt %、镍粉2-4 wt %、钛铁0.8-1.5 wt %、钼铁0.3-1.0 wt %，余量为Fe。本焊条应用于基材为中碳钢的工件焊接连接，使得工件经热处理淬火后焊缝硬度与工件基材一致，保证了熔敷金属具有足够的碳含量，又具有较好的韧性和抗裂能力，保证了工件的焊接质量。

具体实施方式

本发明具有中碳含量熔敷金属的特种碳钢焊条，所述焊条包括焊芯和药皮，所述焊芯为中碳钢芯，所述药皮的配方组分为金红石7-12wt%、大理石42-48 wt %、萤石18-22wt %、硅铁9-12 wt %、电解锰5-8 wt %、高碳铬铁1.5-2.8 wt %、镍粉2-4 wt %、钛铁0.8-1.5 wt %、钼铁0.3-1.0 wt %，余量为Fe。

进一步，所述中碳钢芯为45#钢芯或中碳合金钢芯。

进一步，所述中碳合金钢芯为牌号45Mn的优质碳素结构钢。

采用本焊条焊接后，得到的熔敷金属主要化学成分的重量百分比为：C 0.25～0.55%、Si 0.3～1.5%、Mn 0.8～2.5%、Mo 0.2-1.4%、Ni 0.3-2.0%、Cr≤1.0%、S≤0.02%、P≤0.02%、Ti 0.01～0.04%,其余为Fe；其中Cr、Mo、Ti、Ni可只具备其中一种或多种同时存在。从得到的熔敷金属化学成分可见，熔敷金属中的碳含量与工件基材中碳钢的含碳量相匹配，在不同焊接工艺下考虑碳的烧损量，可根据不同需求调整熔敷金属碳含量，使得熔敷金属碳含量处于0.25％～0.55％。硅是焊接过程中有效的脱氧元素，当熔敷金属硅含量小于0.3%时，不可能充分脱氧，使焊缝中可能产生气孔、夹渣等焊接缺陷，这在此类工况条件下的焊接工件中是绝对不允许的；当硅含量过高则对焊缝金属的韧性有损害，同时适量的硅元素和其它元素配合使得焊缝金属获得一定量的针头铁素体、贝氏体、稳定的残余奥氏体组织，从而使焊缝保持较好的韧性。锰是良好的脱氧脱硫元素，一定量的锰含量有利于防止焊接热裂纹的产生。本焊条中加入的镍可以通过降低位错低温滑移阻力、细化晶粒来提高熔敷金属的韧性，利于在焊缝中形成极稳定的残余奥氏体而达到韧化和改善抗裂性的目的。钛是强烈的脱氧元素，它与氮、氧有很强的亲和力，所形成的TiN、TiO质点可以作为晶核，同样具有细化晶粒、提高焊缝韧性的作用，熔敷金属中钛元素的含量可控制在0.01％～0.04%的范围内。硫、磷元素都对熔敷金属的韧性有很大的危害作用，所以应尽量降低其含量，熔敷金属中硫、磷含量均可控制在0.02％以下。

作为一个具体实施例，本焊条采用45#钢芯作为焊芯，该焊芯的具体化学成分如下表：（重量百分比）

元素

C

Si

Mn

S

P

Ni

Cr

Mo

Ti

Fe

含量

0.46

0.18

0.71

0.014

0.02

-

－

余量

焊条药皮的配方如下表：（重量百分比）

组成	金红石	大理石	萤石	硅铁	电解锰	高碳铬铁	镍粉	钛铁	钼铁	其它(Fe)
											含量	9	45	20	10	6	1.5	3	1	0.4	余量

焊条的制备在通常的油压型焊条压涂机上压制，然后经低温烘干和高温烘干。焊接前再将焊条经350℃×3h烘焙后供焊接试板用，焊接试板为45#钢板，厚度为20mm，焊接坡口尺寸、取样位置及试验方法等均按国家标准GB/T5118的规定进行实施。焊接条件为电流电源反接极性、焊接线能量17.5～20KJ/cm、预热温度200℃以上、层间温度不低于预热温度。焊后取熔敷金属进行成分检验，熔敷金属的化学成分如下表：（重量百分比）

元素	C	Si	Mn	S	P	Ni	Cr	Mo	Ti	Fe
											含量	0.45	0.51	1.02	0.008	0.001	0.35	0.3	0.21	0.02	余量

该焊接试板经淬火处理后焊缝硬度与基体硬度基本一致，同时根据产品要求可通过调整淬火工艺获得不同的硬度，本次淬火硬度在HRC58±2。

本焊条解决了焊接结构淬火后焊缝硬度与基体不匹配的问题，焊接得到的熔敷金属的韧性及抗裂能力能够满足淬火需求。此外，该焊条还适用于各类中碳钢铸锻件的局部缺陷补焊场合，具有较好的应用市场需求。

Claims

1.一种具有中碳含量熔敷金属的特种碳钢焊条，所述焊条包括焊芯和药皮，其特征在于：所述焊芯为中碳钢芯，所述药皮的配方组分为金红石7-12wt%、大理石42-48 wt %、萤石18-22 wt %、硅铁9-12 wt %、电解锰5-8 wt %、高碳铬铁1.5-2.8 wt %、镍粉2-4 wt %、钛铁0.8-1.5 wt %、钼铁0.3-1.0 wt %，余量为Fe；本焊条焊接后，得到的熔敷金属化学成分的重量百分比为：C 0.25～0.55%、Si 0.3～1.5%、Mn 0.8～2.5%、Mo 0.2-1.4%、Ni 0.3-2.0%、Cr≤1.0%、S≤0.02%、P≤0.02%、Ti 0.01～0.04%,其余为Fe；其中Cr、Mo、Ti、Ni可只具备其中一种或多种同时存在。

2.根据权利要求1所述的具有中碳含量熔敷金属的特种碳钢焊条，其特征在于：所述中碳钢芯为45#钢芯或中碳合金钢芯。

3.根据权利要求2所述的具有中碳含量熔敷金属的特种碳钢焊条，其特征在于：所述中碳合金钢芯为牌号45Mn的优质碳素结构钢。