TWI555602B

TWI555602B - High strength and high toughness low alloy steel electrode

Info

Publication number: TWI555602B
Application number: TW100146205A
Authority: TW
Inventors: tai-sheng Zhou
Priority date: 2011-12-14
Filing date: 2011-12-14
Publication date: 2016-11-01
Also published as: TW201323136A

Description

高強度高韌性低合金鋼電焊條

本發明是關於一種焊接材料領域，特別涉及一種用於80公斤級的高強度鋼用的手工電焊條。

隨著機械工業和製造業的進一步發展，為了提高鋼結構產品的性能，大量採用高強度鋼，使得與之配套的焊接材料的需求量大大增加。一般來說，隨著焊接材料強度的提高，熔敷金屬的衝擊韌性會降低，如何兼顧兩者，一直是業者追求的目標。

為了克服上述缺陷，本發明提供了一種高強度高韌性低合金鋼電焊條，適合交直流兩用，全方位焊接性能優異、電弧穩定、無偏弧現象、飛濺小、脫渣容易。

本發明之高強度高韌性低合金鋼電焊條，包含一焊芯，以及一塗敷於該焊芯之外壁上的藥皮，所述藥皮占焊條總重量的重量係數為0.4～0.5。以藥皮總重量為基準，依重量百分比計，所述藥皮包含：碳酸鈣：20～30%；碳酸鎂：1～5%；碳酸鋇：5～10%；氟化鈣：10～20%；冰晶石：1～8%；氟化鋇：1～5%；金紅石：3～8%；鈦白粉：1～5%；二氧化矽：2～10%；電解錳：5～10%；矽鐵：2～5%；鎳粉：4～8%；鉻粉：1～3%；及鉬粉：1～3%。

較佳地，以焊芯總重量為基準，並依重量百分比計，該焊芯包含：C：0.01～0.08%；Si：0.10～0.25%；Mn：0.30～0.55%；Cr：0.005～0.20%；Ni：0.005～0.30%；P：0.007～0.012%；S：0.005～0.012%；及其餘為Fe。

依重量百分比計，本發明焊條形成的熔敷金屬的化學成分包含：C：0.045～0.075%；Si：0.1～0.4%；Mn：1.3～1.8%；Ni：2.0～2.5%；Cr：0.01～0.40%；Mo：0.3～0.5%；P：0.005～0.010%；S：0.005～0.01%；其餘為Fe。

具體分析本發明之藥皮各組分在焊條中各自發揮的性能如下：焊條中碳酸鹽(包括碳酸鎂、碳酸鈣、碳酸鋇)的主要作用為造渣和造氣。當碳酸鹽含量較低時，藥皮的造氣和造渣能力下降，對焊縫的保護作用降低，造成焊縫力學性能下降；如果碳酸鹽的含量過高，藥皮造氣量過大，電弧穩定性下降，飛濺增大，焊渣熔點升高，焊縫成型粗糙。本發明中碳酸鹽的總量宜控制在30～45%。

氟化物(包括氟化鈣、冰晶石、氟化鋇)可以降低液態金屬的表面張力，提高其流動性，使得焊縫成型美觀，降低焊縫形成氣孔的缺陷。氟化物含量低，使得焊縫成型不好，焊縫中易出氣孔，氟化物含量過高，容易破壞電弧穩定性，使焊條工藝性變差。本發明焊條中氟化物的含量較佳為15～30%。

金紅石的加入可以使焊接電弧穩定，熔池平靜，使過渡熔滴細化，焊縫成形美觀，熔渣覆蓋好，但過量使用容易使機械性能嚴重下降，故其含量控制在3～8%。

二氧化矽作為造渣劑，可增加渣的活潑性，但過量使用會增加飛濺，其含量控制在2～10%。

矽鐵是一種脫氧劑，為保證脫氧效果，熔敷金屬中Si含量應不小於0.1%。同時Si具有固溶強化作用，能提高熔敷金屬的強度，但是會使衝擊韌性下降，特別是當Si大於0.4%時，衝擊韌性下降。

電解錳主要用於提高熔敷金屬強度，同時也起到脫氧和脫硫的作用，熔敷金屬中Mn含量應不小於1.30%，隨著Mn含量的增加，熔敷金屬強度上升，而衝擊韌性呈先上升後下降的規律，當Mn大於1.80%時，衝擊韌性下降。

鎳粉是提高熔敷金屬韌性的主要元素，隨著熔敷金屬中Ni含量的增加，熔敷金屬韌性逐漸上升，當Ni>2.0%時，衝擊韌性明顯提高，但當Ni含量超過2.5%時，Ni不再具有改善衝擊韌性的作用，衝擊韌性反而明顯下降。

鉻粉能夠有效地提高熔敷金屬的強度，但同時降低衝擊韌性，因此熔敷金屬中Cr含量應控制在0.01～0.40%。

鉬粉也是提高熔敷金屬強度的元素，其特點是當Mo含量較低時，隨著Mo含量的增加，衝擊韌性下降幅度不大，當Mo含量增加到一定程度時，衝擊韌性明顯下降，因此Mo含量的合適範圍應在0.30～0.50%之間。

採用該焊條施焊，焊縫強度大於800MPa，-50℃衝擊韌性大於60J，擴散氫含量在2～3ml/100g之間，主要適用於80公斤級的低合金鋼結構的焊接。

本發明的有益效果是：本發明的鋼電焊材適合交直流兩用，並具有全方位焊接性能優異、電弧穩定、無偏弧現象、飛濺小、脫渣容易等功效。

本發明之低合金鋼電焊材包含一焊芯，以及一塗敷於該焊芯之外壁上的藥皮，該焊芯採用特殊碳鋼芯線，其成分如下表(重量百分比)：

藥皮佔焊芯和藥皮總重量百分比40%-50%。藥皮成分如下(重量百分比)：

為了更好地理解本發明，下面通過實施例1-6來進一步說明，但本發明並不侷限於下述實施例：

實施例1：

採用焊條生產行業內通用的製造工藝，按表1-1的焊芯配方製作焊芯，按照表1-2的藥皮配方進行配製並通過乾混濕混製備出焊條塗料，把焊條塗料(即藥皮)塗敷到焊芯的外壁上，使之成型：

表1-1　焊芯配方(單位：重量百分比)

表1-2　藥皮配方(單位：重量百分比)

其熔敷金屬化學成分見表1-3，力學性能見表1-4，擴散氫含量見表1-5，其中擴散氫的測定採用氣相色譜法，測試兩片取平均值。

表1-3　熔敷金屬的化學成分(單位：焊條重量的百分比)

表1-4　熔敷金屬的力學性能

表1-5　熔敷金屬擴散氫含量

實施例2：

採用焊條生產行業內通用的製造工藝，按表2-1的焊芯配方製作焊芯，按照表2-2的藥皮配方進行配製並通過乾混濕混製備出焊條塗料，把焊條塗料(即藥皮)塗敷到焊芯的外壁上，使之成型：

表2-1　焊芯配方(單位：重量百分比)

表2-2　藥皮配方(單位：重量百分比)

其熔敷金屬化學成分見表2-3，力學性能見表2-4，擴散氫含量見表2-5，其中擴散氫的測定採用氣相色譜法，測試兩片取平均值：

表2-3　熔敷金屬的化學成分(重量百分比)

表2-4　熔敷金屬的力學性能

表2-5　熔敷金屬擴散氫含量

實施例3：

採用焊條生產行業內通用的製造工藝，按表3-1的焊芯配方製作焊芯，按照表3-2的藥皮配方進行配製並通過乾混濕混製備出焊條塗料，把焊條塗料(即藥皮)塗敷到焊芯的外壁上，使之成型：

表3-1　焊芯配方(單位：重量百分比)

表3-2　藥皮配方(單位：重量百分比)

其熔敷金屬化學成分見表3-3，力學性能見表3-4，擴散氫含量見表3-5，其中擴散氫的測定採用氣相色譜法，測試兩片取平均值：

表3-3　熔敷金屬的化學成分(重量百分比)

表3-4　熔敷金屬的力學性能

表3-5　熔敷金屬擴散氫含量

實施例4：

採用焊條生產行業內通用的製造工藝，按表4-1的焊芯配方製作焊芯，按照表4-2的藥皮配方進行配製並通過乾混濕混製備出焊條塗料，把焊條塗料(即藥皮)塗敷到焊芯的外壁上，使之成型：

表4-1　焊芯配方(單位：重量百分比)

表4-2　藥皮配方(單位：重量百分比)

其熔敷金屬化學成分見表4-3，力學性能見表4-4，擴散氫含量見表4-5，其中擴散氫的測定採用氣相色譜法，測試兩片取平均值：

表4-3　熔敷金屬的化學成分(重量百分比)

表4-4　熔敷金屬的力學性能

表4-5　熔敷金屬擴散氫含量

實施例5：

採用焊條生產行業內通用的製造工藝，按表5-1的焊芯配方製作焊芯，按照表5-2的藥皮配方進行配製並通過乾混濕混製備出焊條塗料，把焊條塗料(即藥皮)塗敷到焊芯的外壁上，使之成型：

表5-1　焊芯配方(單位：重量百分比)

表5-2　藥皮配方(單位：重量百分比)

其熔敷金屬化學成分見表5-3，力學性能見表5-4，擴散氫含量見表5-5，其中擴散氫的測定採用氣相色譜法，測試兩片取平均值：

表5-3　熔敷金屬的化學成分(重量百分比)

表5-4　熔敷金屬的力學性能

表5-5　熔敷金屬擴散氫含量

實施例6：

採用焊條生產行業內通用的製造工藝，按表6-1的焊芯配方製作焊芯，按照表6-2的藥皮配方進行配製並通過乾混濕混製備出焊條塗料，把焊條塗料(即藥皮)塗敷到焊芯的外壁上，使之成型：

表6-1　焊芯配方(單位：重量百分比)

表6-2　藥皮配方(單位：重量百分比)

其熔敷金屬化學成分見表6-3，力學性能見表6-4，擴散氫含量見表6-5，其中擴散氫的測定採用氣相色譜法，測試兩片取平均值：

表6-3　熔敷金屬的化學成分(重量百分比)

表6-4　熔敷金屬的力學性能

表6-5　熔敷金屬擴散氫含量

綜上所述，採用該焊條施焊，焊縫強度大於800MPa，-50℃衝擊韌性大於60J，擴散氫含量在2～3ml/100g之間，主要適用於80公斤級的低合金鋼結構的焊接。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

Claims

一種高強度高韌性低合金鋼電焊條，包含：一焊芯，以及一塗敷於該焊芯之外壁上的藥皮，該藥皮佔焊條總重量的重量係數為0.4~0.5，以藥皮總重量為基準，依重量百分比計，該藥皮包含：碳酸鈣：20~30%；碳酸鎂：1~5%；碳酸鋇：5~10%；氟化鈣：10~20%；冰晶石：1~8%；氟化鋇：1~5%；金紅石：3~8%；鈦白粉：1~5%；二氧化矽：2~10%；電解錳：5~10%；矽鐵：2~5%；鎳粉：4~8%；鉻粉：1~3%；及鉬粉：1~3%；以焊芯總重量為基準，並依重量百分比計，該焊芯包含：C：0.01~0.08%；Si：0.10~0.25%；Mn：0.30~0.55%； Cr：0.005~0.20%；Ni：0.005~0.30%；P：0.007~0.012%；S：0.005~0.012%；及Fe：餘量。
依據申請專利範圍第1項所述之高強度高韌性低合金鋼電焊條，其中，該藥皮中之碳酸鈣、碳酸鎂及碳酸鋇的合計量為30~45%。
依據申請專利範圍第1項所述之高強度高韌性低合金鋼電焊條，其中，該藥皮中之氟化鈣、冰晶石及氟化鋇的合計量為15~30%。