CN113695789B

CN113695789B - 用于焊接hsla钢的烧结焊剂及其制备方法

Info

Publication number: CN113695789B
Application number: CN202111258882.8A
Authority: CN
Inventors: 王聪; 陈昂然; 王占军; 钟明; 张进
Original assignee: Northeastern University China
Current assignee: Northeastern University China
Priority date: 2021-10-28
Filing date: 2021-10-28
Publication date: 2022-02-22
Anticipated expiration: 2041-10-28
Also published as: CN113695789A

Abstract

本发明涉及焊接技术领域，具体而言，涉及用于焊接HSLA钢的烧结焊剂及其制备方法。所述用于焊接HSLA钢的烧结焊剂包括按照质量百分比计的如下组分：CaF₂ 50%~60%，ZrO₂ 25%~35%，SiO₂ 13%~17%和Na₂O 2%~5%；所述焊接的方法为埋弧焊。所述的烧结焊剂在焊接过程中具备良好的表面形貌、低温韧性和脱渣性能，焊缝成分与组织均匀，焊缝金属抗拉强度高，无缺陷，焊接时稳定性强，安全性能高。

Description

用于焊接HSLA钢的烧结焊剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，具体而言，涉及用于焊接HSLA钢的烧结焊剂及其制备方法。

背景技术

埋弧焊焊剂在埋弧焊当中起到重要的作用，其是在大线能量焊接过程中主要的消耗材料之一，既保护焊缝金属不被氧化，也可通过合金过渡向焊缝中过渡有益的金属元素来提高焊缝金属的各项力学性能(如抗拉强度、低温冲击韧性等)。

焊剂的种类很多，主要包括粘结焊剂、熔炼焊剂和烧结焊剂。其中，烧结焊剂是一种优质、高效、节能、环保型焊剂。烧结焊剂在焊接时无烟、无味、无弧、无飞溅，且具有生产制造过程无环境污染，能耗低，原材料利用充分等优点。

但是，在现有技术中，烧结焊剂组分中由于含有多种氧化物，在焊接过程中过高的氧含量往往会导致焊缝金属性能的下降和缺陷的产生，导致焊缝成分与组织不均匀、表面形貌差等问题。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供用于焊接HSLA钢的烧结焊剂，该烧结焊剂在焊接过程中具备良好的表面形貌、低温韧性和脱渣性能，焊缝成分与组织均匀，焊缝金属抗拉强度高，无缺陷，焊接时稳定性强，安全性能高。解决了现有技术中存在的氧含量过高导致的焊缝金属性能下降以及产生缺陷的问题。

本发明的第二目的在于提供所述的用于焊接HSLA钢的烧结焊剂的制备方法，该制备方法具有操作简单、条件温和以及适合大批量生产等优点。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明提供了一种用于焊接HSLA钢的烧结焊剂，包括按照质量百分比计的如下组分：CaF₂ 50%~60%，ZrO₂ 25%~35%，SiO₂ 13%~17%和Na₂O 2%~5%；

所述焊接的方法为埋弧焊。

其中，HSLA钢是指高强度低合金结构钢，也称为“微合金化钢”，属于海洋工程用钢的一种。HSLA钢具备良好的强韧性，但在低温条件下使用会导致脆性增加，韧性变差。在造船行业中，由于交付时间紧，生产需求大，焊接作为各零部件连接的主要手段，采用埋弧焊的焊接方法能够大大提高生产效率。而焊接后的焊接接头作为结构件的连接处，其力学性能较母材相比更薄弱些，因此，提高焊接接头的性能具有重要意义。

目前现有技术中的焊剂普遍为多元焊剂，其组分复杂，配方繁琐，对焊缝组织的优化机理不明确，因此对于力学性能的改善效果并不显著。

本发明提供的烧结焊剂从氧化物冶金的角度出发，烧结焊剂中ZrO₂含量较高，通过ZrO₂在超高温下的分解反应及由高浓度向低浓度的扩散作用向熔池中过渡锆，并与其中的氧等元素重新结合，通过降低细小夹杂物形成时的活化能，为夹杂物形核提供了有力的条件。而在这种机理下产生的夹杂物钉扎于晶内或晶界，在其周围形成贫锰区，从而诱导了针状铁素体的形成。

由上文可知，形成这种组织，焊缝中具备一定的氧含量是其必要条件，因此焊接时应使焊缝金属当中的氧含量更加趋于合理化，控制在200~500ppm之间，也能起到脱碳的作用，这样形成的细小弥散的夹杂物，通常尺寸在2μm以下，从而促进针状铁素体的形成。同时，ZrO₂可以在一定程度上细化晶粒，同时分解产生的Zr又可使“C曲线”右移，提升其淬透性，优化焊缝的组织构成，且焊缝中的合金元素分布含量更加合理，有效的提升焊缝的力学性能。

并且，在本发明中，SiO₂的加入可以形成网状结构，促进焊后的脱渣性能，起到合理控制焊缝中Si含量的作用，还可以提升焊接接头的抗拉强度和显微硬度。

此外，CaF₂的作用主要是提高焊剂的碱度，降低焊剂氧势及焊缝金属的氧含量，优化熔渣的物理和化学性能，尤其是高温粘度及表面张力的控制，优化焊缝的成形性，提高焊缝的抗拉强度与低温韧性。

综上所述，本发明提供的用于焊接HSLA钢的烧结焊剂中的碱性氧化物的含量较多，焊接后焊缝金属内部缺陷较少，可获得良好低温韧性的焊缝金属。该烧结焊剂是一种性能优良，能够使焊缝金属具备良好的低温韧性、抗拉强度、脱渣性能、表面形貌等性能的烧结焊剂。

在本发明一些具体的实施方式中，所述CaF₂的质量百分比含量还可以选择51%、52%、53%、54%、55%、56%、57%、58%或59%；所述ZrO₂的质量百分比含量还可以选择26%、27%、28%、29%、30%、31%、32%、33%、34%或35%；所述SiO₂的质量百分比含量还可以选择14%、15%或16%；所述Na₂O的质量百分比含量还可以选择3%或4%。

优选地，在所述焊接的过程中，焊接线能量为50~55kJ/cm；包括但不限于51kJ/cm、52kJ/cm、53kJ/cm、54kJ/cm中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值；

优选地，焊接速度为450~480mm/min，包括但不限于455mm/min、460mm/min、465mm/min、470mm/min、475mm/min中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值；

优选地，电极正向采用直流电，焊接电流为800~840A，包括但不限于810A、820A、830A、835A中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值；焊接电压为28~32V，包括但不限于29V、30V、31V中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值；

优选地，电极反向采用交流电，焊接电流为560~590A，包括但不限于570A、580A、585A中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值；焊接电压为30~34V，包括但不限于31V、32V、33V中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值。

本发明通过采用特定的焊接参数对特定的钢板进行焊接，有利于进一步提高焊接接头的低温韧性、脱渣性能以及抗拉强度。

在本发明一些具体的实施例中，在所述焊接之前，先将所述烧结焊剂置于250~400℃的温度下烘干2h以上；所述烘干的温度包括但不限于270℃、290℃、300℃、320℃、350℃、370℃、390℃中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值，所述烘干的时间包括但不限于2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h、5h、6h、7h、8h、9h、10h中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值；优选地，所述烘干的时间为2~5h。

更优选地，所述烘干在真空干燥箱中进行。

优选地，所述焊接后得到的焊接接头的抗拉强度≥695MPa，在-40℃的低温冲击功≥74J，显微维氏硬度值≥238HV。

优选地，所述焊接后得到的焊接接头的抗拉强度为695~761MPa，包括但不限于700MPa、705MPa、710MPa、720MPa、730MPa、740MPa、750MPa、760MPa中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值；在-40℃的低温冲击功为74~85J，包括但不限于75J、76J、77J、78J、79J、80J、81J、82J、83J、84J中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值；显微维氏硬度值为238~260HV，包括但不限于239HV、240HV、245HV、250HV、255HV、258HV中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值。

在本发明一些具体的实施方式中，所述焊接后得到的焊接接头的延伸率为25%~31%，包括但不限于26%、27%、28%、29%、30%中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值。

在本发明一些具体的实施方式中，所述焊接后得到的焊接接头的断面收缩率为47%~54%，包括但不限于48%、49%、50%、51%、52%、53%中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值。

优选地，所述焊接后得到的焊缝的针状铁素体含量为50%~60%，包括但不限于52%、53%、54%、55%、56%、57%、58%、59%中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值。

在本发明一些具体的实施方式中，所述焊接后得到的焊缝的夹杂物数量密度为6000~6480个/mm²，包括但不限于6020个/mm²、6050个/mm²、6100个/mm²、6150个/mm²、6200个/mm²、6250个/mm²、6300个/mm²、6350个/mm²、6400个/mm²、6450个/mm²、6476个/mm²中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值。

本发明还提供了如上所述的用于焊接HSLA钢的烧结焊剂的制备方法，包括以下步骤：

将CaF₂、ZrO₂、SiO₂和水玻璃混合均匀后，进行造粒，得到混合料颗粒；将所述混合料颗粒干燥后烧结，得到所述用于焊接HSLA钢的烧结焊剂。

本发明提供的所述烧结焊剂的制备方法，具有操作简单、条件温和、适合大批量生产等优点。

本发明通过在所述烧结焊剂的制备原料中加入水玻璃，在烧结焊剂中引入Na₂O，Na₂O可以提升焊接过程中的焊接稳定性。

在本发明一些具体的实施例中，所述混合在V型搅拌机中进行。

优选地，所述V型搅拌机的频率为0.5Hz。

在本发明一些具体的实施例中，所述造粒在XH433 PS型造粒机中进行。

在本发明一些具体的实施例中，所述干燥包括烘干，所述烘干在管式炉中进行。

其中，所述水玻璃是指硅酸钠的水溶液。

优选地，所述水玻璃的模数为2.8，所述水玻璃的含水量为45%~55%，所述含水量还可以选择48%、50%或52%。

水玻璃的分子式为Na₂O·nSiO₂，水玻璃的模数为：n=SiO₂/Na₂O（摩尔比），模数显示了水玻璃的组成，是水玻璃的重要参数。

优选地，所述混合的时间为50~60min，包括但不限于51min、53min、55min、58min中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值。

优选地，所述混合料颗粒的粒度为20~50目，包括但不限于25目、30目、35目、40目中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值。

在本发明一些具体的实施例中，在所述造粒的过程中，粒度大于50目的颗粒进行破碎，粒度小于20目的颗粒进行再造粒，直至全部颗粒的粒度均为20~50目，得到所述混合料颗粒。

优选地，所述干燥的温度为250~400℃，包括但不限于270℃、290℃、300℃、320℃、340℃、360℃、380℃、390℃中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值；时间为2~3h，包括但不限于2h、2.5h、3h中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值；

优选地，所述烧结的温度为450~650℃，包括但不限于470℃、490℃、500℃、520℃、540℃、560℃、580℃、600℃、620℃、640℃中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值；时间为2~4h，包括但不限于2.5h、3h、3.5h中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值。

采用上述制备参数有利于获得性能更加优异的烧结焊剂。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

（1）本发明提供的用于焊接HSLA钢的烧结焊剂中的ZrO₂含量较高，焊接过程中氧含量合理，控制在200~500ppm之间，能起到脱碳的作用，且能形成的细小弥散的夹杂物，从而促进针状铁素体的形成；同时，ZrO₂可细化晶粒，提升淬透性，优化焊缝的组织构成，焊缝中的合金元素分布含量合理，有效提升了焊接接头的力学性能。

（2）本发明提供的用于焊接HSLA钢的烧结焊剂，通过加入特定含量的SiO₂，可形成网状结构，促进焊后的脱渣性能，起到合理控制焊缝中Si含量的作用，且还能够提升焊接接头的抗拉强度和显微硬度。

（3）本发明提供的用于焊接HSLA钢的烧结焊剂，通过加入特定含量的CaF₂，能够提高焊剂的碱度，降低焊剂氧势以及焊缝金属的氧含量，优化熔渣的物理和化学性能，优化焊缝的成形性，提高焊接接头的抗拉强度与低温韧性。

（4）本发明提供的用于焊接HSLA钢的烧结焊剂，在焊接过程中具备良好的表面形貌、低温韧性和脱渣性能，焊接时稳定性强，安全性能高，焊缝成分与组织均匀，焊缝金属抗拉强度高，无缺陷。

（5）本发明通过采用特定的焊接参数对特定种类的钢进行焊接，能够进一步提高焊缝金属成分和组织的均匀性和表面形貌，并提高焊接接头的低温韧性、脱渣性能和抗拉强度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的焊接后焊缝的宏观形貌图；

图2为本发明实施例提供的焊接后焊缝的微观组织图；

图3为本发明实施例提供的焊缝冲击断口的宏观及微观组织图；

图4为本发明试验例提供的实施例5脱落下来的渣壳的图片；

图5为本发明试验例提供的对比例2的焊接接头的横截面图；

图6为本发明试验例提供的对比例2的焊接接头的外表面的图片。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

实施例1

本实施例提供的用于焊接HSLA钢的烧结焊剂包括按照质量百分比计的如下组分：CaF₂ 53%，ZrO₂ 30%，SiO₂ 15%和Na₂O 2%。

本实施例提供的用于焊接HSLA钢的烧结焊剂的制备方法包括以下步骤：

（1）、将530gCaF₂、300gZrO₂和110gSiO₂放入频率为0.5Hz的V型搅拌机中搅拌均匀，然后向其中加入170g水玻璃（模数为2.8，所述水玻璃的含水量为50%），混合搅拌50min后，得到混合物料；将该混合物料置于XH433 PS型造粒机中进行造粒，得到粒度为20~50目的混料颗粒；

（2）、将粒度为20~50目的混料颗粒置于管式炉中在350℃下烘干2h，然后将烘干后的混料颗粒置于马弗炉中，在460℃下烧结3h，得到烧结焊剂。

将实施例1制得的烧结焊剂置于温度为250℃的烘干箱中干燥4h，然后采用干燥后的烧结焊剂对HSLA钢进行焊接。其中，焊接的方法为埋弧焊，焊接的参数如下：焊接线能量为50kJ/cm，焊接速度为450mm/min，电极正向采用直流电，焊接电流为800A，焊接电压为28V；电极反向采用交流电，焊接电流为560A，焊接电压为30V。

通过观察可以发现，该实施例焊接后的焊缝成分均匀，焊道光滑，焊缝表面形貌良好，脱渣性能良好。

实施例2

本实施例提供的用于焊接HSLA钢的烧结焊剂包括按照质量百分比计的如下组分：CaF₂ 54%，ZrO₂ 30%，SiO₂ 13%和Na₂O 3%。

（1）、将540gCaF₂、300gZrO₂和80gSiO₂放入频率为0.5Hz的V型搅拌机中搅拌均匀，然后向其中加入255g水玻璃（模数为2.8，所述水玻璃的含水量为50%），混合搅拌55min后，得到混合物料；将该混合物料置于XH433 PS型造粒机中进行造粒，得到粒度为20~50目的混料颗粒；

（2）、将粒度为20~50目的混料颗粒置于管式炉中在350℃下烘干2h，然后将烘干后的混料颗粒置于马弗炉中，在490℃下烧结3h，得到烧结焊剂。

将实施例2制得的烧结焊剂置于温度为380℃的烘干箱中干燥2h，然后采用干燥后的烧结焊剂对HSLA钢进行焊接。其中，焊接的方法为埋弧焊，焊接的参数如下：焊接线能量为55kJ/cm，焊接速度为480mm/min，电极正向采用直流电，焊接电流为840A，焊接电压为32V；电极反向采用交流电，焊接电流为590A，焊接电压为34V。

实施例3

本实施例提供的用于焊接HSLA钢的烧结焊剂包括按照质量百分比计的如下组分：CaF₂ 59%，ZrO₂ 25%，SiO₂ 13%和Na₂O 3%。

（1）、将590gCaF₂、250gZrO₂和80gSiO₂放入频率为0.5Hz的V型搅拌机中搅拌均匀，然后向其中加入255g水玻璃（模数为2.8，所述水玻璃的含水量为50%），混合搅拌60min后，得到混合物料；将该混合物料置于XH433 PS型造粒机中进行造粒，得到粒度为20~50目的混料颗粒；

（2）、将粒度为20~50目的混料颗粒置于管式炉中在300℃下烘干2.5h，然后将烘干后的混料颗粒置于马弗炉中，在500℃下烧结3h，得到烧结焊剂。

将实施例3制得的烧结焊剂置于温度为330℃的烘干箱中干燥2h，然后采用干燥后的烧结焊剂对HSLA钢进行焊接。其中，焊接的方法为埋弧焊，焊接的参数如下：焊接线能量为50kJ/cm，焊接速度为460mm/min，电极正向采用直流电，焊接电流为820A，焊接电压为30V；电极反向采用交流电，焊接电流为580A，焊接电压为32V。

实施例4

本实施例提供的用于焊接HSLA钢的烧结焊剂包括按照质量百分比计的如下组分：CaF₂ 57%，ZrO₂ 26%，SiO₂ 13%和Na₂O 4%。

（1）、将570gCaF₂、260gZrO₂和70gSiO₂放入频率为0.5Hz的V型搅拌机中搅拌均匀，然后向其中加入340g水玻璃（模数为2.8，所述水玻璃的含水量为50%），混合搅拌60min后，得到混合物料；将该混合物料置于XH433 PS型造粒机中进行造粒，得到粒度为20~50目的混料颗粒；

（2）、将粒度为20~50目的混料颗粒置于管式炉中在320℃下烘干2h，然后将烘干后的混料颗粒置于马弗炉中，在550℃下烧结3h，得到烧结焊剂。

将实施例4制得的烧结焊剂置于温度为330℃的烘干箱中干燥2.5h，然后采用干燥后的烧结焊剂对HSLA钢进行焊接。其中，焊接的方法以及焊接参数与实施例3完全相同。

实施例5

本实施例提供的用于焊接HSLA钢的烧结焊剂包括按照质量百分比计的如下组分制成：CaF₂ 58%，ZrO₂ 26%，SiO₂ 14%和Na₂O 2%。

（1）、将580gCaF₂、260gZrO₂和110gSiO₂放入频率为0.5Hz的V型搅拌机中搅拌均匀，然后向其中加入170g水玻璃（模数为2.8，所述水玻璃的含水量为50%），混合搅拌60min后，得到混合物料；将该混合物料置于XH433 PS型造粒机中进行造粒，得到粒度为20~50目的混料颗粒；

（2）、将粒度为20~50目的混料颗粒置于管式炉中在330℃下烘干2h，然后将烘干后的混料颗粒置于马弗炉中，在560℃下烧结3h，得到烧结焊剂。

将实施例5制得的烧结焊剂置于温度为320℃的烘干箱中干燥2h，然后采用干燥后的烧结焊剂对HSLA钢进行焊接。其中，焊接的方法以及焊接参数与实施例3完全相同。

该实施例焊接后焊缝的宏观形貌和微观组织分别如图1和图2所示，焊缝冲击断口的宏观及微观组织如图3所示。通过图1可以发现，该实施例焊接后的焊缝成分均匀，焊道光滑，焊缝表面形貌良好，脱渣性能良好。

通过图2可以看出，焊接后焊缝中存在大量的针状铁素体，其能够有效的细化晶粒，增加焊缝的强度与韧性，焊接后焊缝的宏观形貌良好，无缺陷产生。

从图3可以看出，焊后所得的焊接接头为韧性断裂，内部的韧窝密度极高，高度弥散。

对比例1

本对比例提供的烧结焊剂包括按照质量百分比计的如下组分：CaF₂ 70%，ZrO₂ 14%和SiO₂ 15%，Na₂O 1%。（制备原料为700gCaF₂、150gZrO₂、135gSiO₂和85g模数为2.8、含水量为50%的水玻璃。）

本对比例提供的烧结焊剂的制备方法、焊接方法及其参数与实施例5完全相同。

对比例2

本对比例提供的烧结焊剂包括按照质量百分比计的如下组分：CaF₂ 60%，ZrO₂13%，SiO₂ 23%和Na₂O 4%。（制备原料为600gCaF₂、130gZrO₂、170gSiO₂和340g模数为2.8、含水量为50%的水玻璃。）

对比例3

本对比例提供的烧结焊剂包括按照质量百分比计的如下组分制成：CaF₂ 21%，ZrO₂48%，SiO₂ 28%和Na₂O 3%。（制备原料为210gCaF₂、480gZrO₂、230gSiO₂和255g模数为2.8、含水量为50%的水玻璃。）

试验例1

将实施例1~5和对比例1~3焊接后得到的焊接接头分别进行针状铁素体含量、夹杂物数量密度、抗拉强度、延伸率、断面收缩率、低温冲击功(-40℃)以及显微维氏硬度测试，结果如下表1所示。

其中，针状铁素体含量的测试方法如下：在OLYMPUS GX51金相显微镜下将焊接接头取样进行200倍放大，运用截线法多次测量最终取平均值测得。

夹杂物数量密度与平均尺寸的测试方法如下：采用TESCAN MIRA3场发射扫描电子显微镜将焊接接头取样在5000倍放大下拍照统计得到。

抗拉强度、延伸率以及断面收缩率的测试参照GB/T 2652-2008的要求进行制样，测试所采用的仪器为Instron5982型拉伸试验机。

低温冲击功(-40℃)的测试参照GB/T 2650-2008，测试所采用的仪器为SANS-ZBC2452-C冲击试验机。

显微维氏硬度测试标准参照GB/T 2654-2008，测试所采用的仪器为HXD-1000TMC/LCD带图像分析处理的显微硬度计。

表1 各组焊接接头的性能测试结果

组别	针状铁素体体积占比	夹杂物数量密度（个/mm2）	抗拉强度（MPa）	延伸率	断面收缩率	低温冲击功（J）	显微维氏硬度（HV）	夹杂物平均直径（μm）
									实施例1	52%	6020	695	25%	47%	74	258	0.48
实施例2	55%	6185	706	27%	49%	77	260	0.39
									实施例3	59%	6327	728	32%	54%	81	238	0.34
实施例4	57%	6301	717	29%	50%	79	241	0.41
									实施例5	60%	6476	761	31%	54%	85	252	0.43
对比例1	43%	5374	659	18%	41%	58	209	0.82
									对比例2	46%	5569	671	20%	43%	66	207	0.80
对比例3	44%	5423	673	16%	38%	62	213	0.95

从表1能够看出，本发明实施例1~5的焊接接头的低温韧性、延伸率、断面收缩率好，抗拉强度、低温冲击功和硬度高。尤其是实施例5的焊接接头的抗拉强度为761MPa，延伸率为31%，断面收缩率为54%，低温冲击功(-40℃)为85J；且实施例2的焊接接头的显微维氏硬度为260HV。

而对比例1-3的焊接接头的低温韧性、延伸率、断面收缩率、抗拉强度、低温冲击功和硬度均较差。

由此可见，本发明提供的烧结焊剂在焊接过程中具备良好的表面形貌，焊缝成分与组织均匀，无缺陷。并且，本发明提供的含有特定组分的用于焊接HSLA钢的烧结焊剂在焊接后得到的焊接接头的低温韧性好，抗拉强度高，延伸率和断面收缩率高，硬度高，脱渣性能优异。

试验例2

分别拍摄实施例5在焊接且脱渣之后脱落下来的渣壳的图片，以及，对比例2在焊接之后焊接接头的图片，结果如图4~图6所示。

其中，图4为实施例5在焊接且脱渣之后脱落下来的渣壳的图片；图5为对比例2的焊接接头的横截面图；图6为对比例2的焊接接头的外表面的图片。

从图4能够看出，实施例5脱落下来的渣壳，其表面光滑，对焊缝的保护效果优良，说明其脱渣性能好。

从图5能够看出，对比例2的焊缝中间有气孔有明显的缺陷，这会导致其力学性能大幅降低。

从图6能够看出，对比例2的焊缝表有多处缺陷，主要缺陷是气孔，还包含少量的微裂纹。

尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；本领域的普通技术人员应当理解：在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围；因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些替换和修改。

Claims

1.用于焊接HSLA钢的烧结焊剂，其特征在于，由按照质量百分比计的如下组分组成：CaF₂ 54%~60%，ZrO₂ 25%~35%，SiO₂ 13%~16%和Na₂O 2%~5%；

所述焊接的方法为埋弧焊。

2.根据权利要求1所述的烧结焊剂，其特征在于，在所述焊接的过程中，焊接线能量为50~55kJ/cm；

和/或，焊接速度为450~480mm/min；

和/或，电极正向采用直流电，焊接电流为800~840A，焊接电压为28~32V；

和/或，电极反向采用交流电，焊接电流为560~590A，焊接电压为30~34V。

3.根据权利要求1或2所述的烧结焊剂，其特征在于，所述焊接后得到的焊接接头的抗拉强度≥695MPa，在-40℃的低温冲击功≥74J，显微维氏硬度值≥238HV。

4.根据权利要求1或2所述的烧结焊剂，其特征在于，所述焊接后得到的焊接接头的抗拉强度为695~761MPa，在-40℃的低温冲击功为74~85J，显微维氏硬度值为238~260HV。

5.根据权利要求1或2所述的烧结焊剂，其特征在于，所述焊接后得到的焊缝的针状铁素体含量为50%~60%。

6.权利要求1~5任一项所述的用于焊接HSLA钢的烧结焊剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述水玻璃的模数为2.8，所述水玻璃的含水量为45%~55%。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述混合的时间为50~60min。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述混合料颗粒的粒度为20~50目。

10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述干燥的温度为250~400℃，时间为2~3h；

和/或，所述烧结的温度为450~650℃，时间为2~4h。