高強(qiáng)焊絲及其用途
【專(zhuān)利摘要】一種高強(qiáng)焊絲及其用途，屬于焊絲領(lǐng)域，特別是高強(qiáng)焊絲及其應(yīng)用。材料成分中具有重要合金元素，它是縮小奧氏體相區(qū)的元素，該重要合金元素具有細(xì)化鋼微觀晶粒而達(dá)到細(xì)晶強(qiáng)化的作用。至此形成的新合金制成焊絲后，其強(qiáng)度明顯提高。高強(qiáng)焊絲的化學(xué)成分對(duì)焊縫部位的耐蝕性有重要影響，焊絲應(yīng)具有與母材相似的化學(xué)成分，這樣可以使焊縫金屬與母材具有相似的化學(xué)成分，一般被認(rèn)為可以實(shí)現(xiàn)最佳的耐腐蝕性。本案母材更適合重型、大型特種車(chē)輛。
【專(zhuān)利說(shuō)明】高強(qiáng)焊絲及其用途
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于焊絲領(lǐng)域，特別是高強(qiáng)焊絲及其用途。
【背景技術(shù)】
[0002]高強(qiáng)焊絲的研究是以普通不銹鋼焊絲為依托，研制開(kāi)發(fā)焊絲抗拉強(qiáng)度更大，其熔敷金屬的抗拉強(qiáng)度更大的焊絲產(chǎn)品。主要用于重型、大型車(chē)輛等的焊接。由于普通不銹鋼焊絲的力學(xué)性能和熔敷金屬的力學(xué)性能均不能滿(mǎn)足日益提高的高強(qiáng)度鋼的焊接要求，因此在發(fā)明一種用于重型、大型特種車(chē)輛的高強(qiáng)焊絲，該焊絲是在已有不銹鋼焊絲的基礎(chǔ)上添加適量的某種成分，同時(shí)相應(yīng)的提高其中特殊成分的含量。但該焊絲合金成分的改變對(duì)后期的生產(chǎn)帶來(lái)了一定的難度，使合金鋼的塑性和韌性下降。因此加工工藝需要進(jìn)行相應(yīng)的改變。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明提供的一種高強(qiáng)焊絲，其中:材料成分中具有重要合金元素，它是縮小奧氏體相區(qū)的元素，該重要合金元素具有細(xì)化鋼微觀晶粒而達(dá)到細(xì)晶強(qiáng)化的作用。
[0004]還可以采取以下技術(shù)方案進(jìn)一步實(shí)現(xiàn):
[0005]一種高強(qiáng)焊絲，其中:材料成分中具有重要金屬元素和重要合金元素，重要合金元素和重要金屬元素的含量都具有預(yù)設(shè)值。
[0006]至此形成的新合金制成焊絲后，其強(qiáng)度明顯提高。
[0007]一種高強(qiáng)焊絲的冶煉工藝，其中材料成分中具有重要金屬元素和重要合金元素，并將重要合金元素與重要金屬元素的比例控制為預(yù)設(shè)值。
[0008]一種高強(qiáng)焊絲的冶煉工藝，其中材料成分中具有重要金屬元素和重要合金元素，并且其成分控制為預(yù)設(shè)值；其中雜質(zhì)量符合預(yù)設(shè)值；其中結(jié)晶組織符合要求；在水冷結(jié)晶器與鋼錠之間能形成薄而均勻的渣殼。
[0009]一種高強(qiáng)焊絲的冶煉工藝，其中材料成分中具有重要金屬元素和重要合金元素，它采用重熔方式冶煉。
[0010]由此重熔的鋼錠具有更理想結(jié)構(gòu)，化學(xué)成分更一致；雜質(zhì)、有害元素及非金屬夾雜更少；鋼錠的結(jié)晶組織一致性更好，微觀偏析和氣孔值更小。對(duì)于下序的鍛造工藝更為有利。
[0011]一種高強(qiáng)焊絲的鍛造工藝，其中材料成分中具有重要金屬元素和重要合金元素，鍛造溫度范圍為符合預(yù)設(shè)的始鍛溫度和終鍛溫度；鍛造溫度設(shè)置為能保證金屬在鍛造溫度范圍內(nèi)具有較高的塑性和較小的變形抗力，并得到所要求的組織和性能的溫度值。
[0012]一種高強(qiáng)焊絲的鍛造工藝，其中材料成分中具有重要金屬元素和重要合金元素，鍛造溫度范圍為符合預(yù)設(shè)的始鍛溫度和終鍛溫度；鍛造溫度設(shè)置為能保證金屬在鍛造溫度范圍內(nèi)具有較高的塑性和較小的變形抗力，并得到所要求的組織和性能的溫度值。符合預(yù)設(shè)的鍛造火次；符合預(yù)設(shè)的始鍛溫度和終鍛溫度值。[0013]一種高強(qiáng)焊絲的冷加工工藝，其中材料成分中具有重要金屬元素和重要合金元素，并用特殊基料處理，用于在金屬表面沉積一層粗糙而附著力強(qiáng)的晶體結(jié)構(gòu)。
[0014]一種高強(qiáng)焊絲的拉拔工藝，其中材料成分中具有重要金屬元素和重要合金元素，并用預(yù)設(shè)壓縮率和預(yù)設(shè)拉拔速度的拔絲機(jī)；預(yù)設(shè)各道次的壓縮率。
[0015]通過(guò)調(diào)整不銹鋼焊絲的壓縮率，解決了焊絲的斷絲現(xiàn)象，保證了不銹鋼焊絲的拉拔要求。
[0016]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下顯著的優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0017]本案高強(qiáng)焊絲合理配置重要合金元素和重要金屬元素成分，至此形成的新合金制成焊絲后，其強(qiáng)度以及各種性能都明顯提高。
[0018]本案高強(qiáng)焊絲的力學(xué)性能和熔敷金屬的力學(xué)性能均有顯著提高。
[0019]成品焊絲的化學(xué)成分、力學(xué)性能滿(mǎn)足要求；焊絲滿(mǎn)足工藝要求，經(jīng)焊接試驗(yàn)其工藝性能良好且飛濺小，成型美觀、出絲順暢。
[0020]由本案高強(qiáng)焊絲的性能分析可知，對(duì)于防止焊接時(shí)出現(xiàn)熱裂、改善焊縫抗晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕的性能是有益的。從拉伸應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，焊縫中的鐵素體含量更合理，可提高焊縫抗應(yīng)力腐蝕的能力。
[0021]高強(qiáng)焊絲的化學(xué)成分對(duì)焊縫部位的耐蝕性有重要影響，焊絲應(yīng)具有與母材相似的化學(xué)成分，這樣可以使焊縫金屬與母材具有相似的化學(xué)成分，一般被認(rèn)為可以實(shí)現(xiàn)最佳的耐腐蝕性。本案母材更適用于重型、大型特種車(chē)輛。
【具體實(shí)施方式】
[0022]一種高強(qiáng)焊絲，其中:材料成分中具有重要合金元素，它是縮小奧氏體相區(qū)的元素，具有細(xì)化鋼微觀晶粒而達(dá)到細(xì)晶強(qiáng)化的作用。
[0023]還有，一種高強(qiáng)焊絲，其中:材料成分中具有重要金屬元素，
[0024]高強(qiáng)焊絲中重要合金元素對(duì)鋼和其他合金有兩個(gè)重要的作用，即提高強(qiáng)度和耐腐蝕性。
[0025]重要合金元素對(duì)不銹鋼的力學(xué)性能有重要作用。
[0026]重要合金元素在不銹鋼中還能形成沉淀析出相，提高鋼的強(qiáng)度，同時(shí)也提高碳化物的穩(wěn)定性，從而提高鋼的強(qiáng)度；重要合金元素對(duì)改善鋼的延展性和韌性以及耐磨性起到有利作用；重要合金元素是提高鋼的熱強(qiáng)性的最有效的合金元素，重要合金元素能改善奧氏體不銹鋼的高溫力學(xué)性能。
[0027]重要合金元素對(duì)不銹鋼的物理化學(xué)及工藝性能有重要作用，它可以普遍提高鋼的抗蝕性能。
[0028]高強(qiáng)焊絲中重要金屬元素的控制
[0029]重要合金元素對(duì)鋼的耐蝕性和力學(xué)性能都會(huì)產(chǎn)生影響。為使奧氏體不銹鋼保持單一的奧氏體組織，隨著鋼中重要合金元素含量的增加，奧氏體形成元素的含量也要相應(yīng)提高，以保持鋼中鐵素體與奧氏體形成元素之間的平衡，因此在奧氏體不銹鋼中加重要合金元素后，重要金屬元素的含量也要相應(yīng)提高。
[0030]在提高鋼的耐腐蝕性能方面，重要金屬元素的含量應(yīng)該控制合理，否則易使凝固時(shí)和高溫使用過(guò)程中組織粗大，增加材料的脆性。[0031]至此形成的新合金制成焊絲后，其強(qiáng)度明顯提高。
[0032]高強(qiáng)焊絲不僅其材料化學(xué)成分的確定是主要的內(nèi)容，同時(shí)材料的制備工藝也是十分重要的，它首先進(jìn)行冶煉，再進(jìn)行鍛造，鍛造后修磨，再進(jìn)行熱軋、拉拔，拉拔后需要酸洗處理，再進(jìn)行表面處理后進(jìn)入下序包裝入庫(kù)。
[0033]一、冶煉工藝的確定
[0034]由于原材料化學(xué)成分和材料的均勻性對(duì)焊絲的前期加工和后面的焊接影響很大，因此冶煉工藝的控制是十分關(guān)鍵的。
[0035]控制化學(xué)成分
[0036]根據(jù)上述原理確定焊絲的化學(xué)成分，特別是將重要合金元素/重要金屬元素比的預(yù)設(shè)值控制在最佳。
[0037]控制冶煉的雜質(zhì)成分
[0038]由于是高強(qiáng)度級(jí)別的焊絲，加工過(guò)程中很容易形成裂紋，采用重熔冶煉方式以保證原材料成分的均勻性和純凈度。這樣尤其適用冶煉熱加工性能差，易偏析，流動(dòng)性不好，合金比高的特殊鋼種。由于重熔冶煉能最大限度的減輕大氣對(duì)鋼液的污染，減少鋼的二次氧化，另外，沒(méi)有普通冶煉方法由于耐火材料造成對(duì)鋼液的污染的缺點(diǎn)；重熔冶煉具有良好的冶金反應(yīng)的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)條件，因此重熔過(guò)程中渣的過(guò)熱度可達(dá)預(yù)設(shè)值，鋼液的過(guò)熱度可達(dá)預(yù)設(shè)值。高溫的熔池促進(jìn)了一系列的物理化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，強(qiáng)化了冶金反應(yīng)，促進(jìn)了雜物的排除；自下而上的順序凝固條件保證了重熔金屬錠結(jié)晶組織均勻致密，在重熔冶煉過(guò)程中電極的熔化和熔融金屬的結(jié)晶是同時(shí)進(jìn)行的。鋼錠的上端始終有液態(tài)金屬熔池和發(fā)熱的渣池，既保溫又有足夠的液態(tài)金屬填充凝固過(guò)程中因收縮產(chǎn)生的縮孔，可以有效的消除一般鋼錠常見(jiàn)的疏松和縮孔。同時(shí)金屬液中的氣體和夾雜也易于上浮，所以鋼錠的組織致密、均勻。由于結(jié)晶器中的金屬受到底部和側(cè)面的強(qiáng)制水冷，冷卻速度很大，使金屬的凝固只在很小的體積內(nèi)進(jìn)行，使得固相和液相中的充分?jǐn)U散受到抑制，減少了成分偏析并有利于夾雜物的重新分配，同時(shí)，這種凝固方式可有效的控制結(jié)晶方向，可以獲得趨于軸向的結(jié)晶組織。
[0039]因而可以看出重熔鋼錠具有以下的理想結(jié)構(gòu):
[0040]I) 一致的化學(xué)成分。
[0041]2)沒(méi)有雜質(zhì)、有害元素及非金屬夾雜。
[0042]3)整個(gè)鋼錠具有基本一致的結(jié)晶組織，消除了微觀偏析和氣孔。
[0043]4)在水冷結(jié)晶器與鋼錠之間形成的薄而均勻的渣殼保證了重熔鋼錠的表面光潔。因此，鍛件縱橫向機(jī)械性能差別比普通模鑄鋼錠鍛件小得多。
[0044]二、鍛造工藝的確定
[0045]重要合金元素和重要金屬元素的添加給鍛造工序增加一定的困難，鍛造坯的質(zhì)量直接影響后續(xù)熱軋、冷加工及最終成品的質(zhì)量。影響鍛坯質(zhì)量的因素很多包括鍛造溫度、變形程度、應(yīng)變速率、應(yīng)力狀態(tài)(鍛造方法)、加熱加冷卻速度等。這些參數(shù)直接影響著金屬材料的可鍛性及鍛件的組織和性能。
[0046]鍛造溫度范圍是指始鍛溫度和終鍛溫度之間的一段溫度間隔。確定鍛造溫度的基本原則是，就能保證金屬在鍛造溫度范圍內(nèi)具有較高的塑性和較小的變形抗力，并得到所要求的組織和性能。鍛造溫度范圍在保證質(zhì)量的前提下應(yīng)盡可能寬一些，以減少鍛造火次，提高生產(chǎn)率。因此嚴(yán)格控鍛造溫度及終鍛溫度。
[0047]三、冷加工工藝
[0048]本合金由于強(qiáng)度高其拔制過(guò)程中易產(chǎn)生裂紋，用一般工藝的焊絲拔制過(guò)程中裂紋較多，成材率很低，且送絲不暢，經(jīng)常堵焊嘴。
[0049]本案采用特殊基料處理后可以在金屬表面沉積一層粗糙而附著力強(qiáng)的晶體結(jié)構(gòu)，以提高潤(rùn)滑粉在金屬表面的附著。然后進(jìn)行拉拔，拉拔時(shí)采用潤(rùn)滑劑，成品為利于送絲的潤(rùn)滑劑做涂層。
[0050]四、拉拔工藝
[0051]由于焊絲強(qiáng)度高、壓下量大，因此潤(rùn)滑非常關(guān)鍵，采用潤(rùn)滑劑，拉拔后絲材表面光潔，無(wú)劃痕、翹起、⑴字等缺陷。
[0052]不銹鋼焊絲經(jīng)固溶處理的焊絲塑性良好，但變形抗力大，加工硬化效應(yīng)強(qiáng)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)斷絲現(xiàn)象，分析上述原因，針對(duì)焊絲本身的特點(diǎn)，采用總壓縮率大，拉拔速度快的特殊拔絲機(jī)；預(yù)設(shè)各道次的壓縮率，確定焊絲的精拉工序的工藝參數(shù)。通過(guò)調(diào)整不銹鋼焊絲的壓縮率，解決了焊絲的斷絲現(xiàn)象，保證了不銹鋼焊絲的拉拔要求。
[0053]五、涂潤(rùn)滑油工藝
[0054]由于焊絲強(qiáng)度高，在打軸排線時(shí)易產(chǎn)生應(yīng)力，影響焊絲翹距和松弛直徑，同時(shí)要防止焊絲產(chǎn)生局部小彎曲或在焊絲盤(pán)中相互套迭。否則，會(huì)影響焊接時(shí)正常送進(jìn)焊絲，破壞焊接過(guò)程的穩(wěn)定，嚴(yán)重時(shí)會(huì)迫使焊接過(guò)程中斷，因此打軸前要涂具有預(yù)設(shè)濃度的潤(rùn)滑油。
[0055]具體工藝流程:
[0056]盤(pán)條、酸洗拉拔、退火、清洗后處理包裝入庫(kù)。
[0057]由此，本案焊絲的力學(xué)性能和熔敷金屬的力學(xué)性能均有顯著提高。
[0058]成品焊絲的化學(xué)成分、力學(xué)性能滿(mǎn)足要求；焊絲滿(mǎn)足工藝要求，經(jīng)焊接試驗(yàn)其工藝性能良好且飛濺小，成型美觀、出絲順暢。
[0059]由本案焊絲的性能分析可知，對(duì)于防止焊接時(shí)出現(xiàn)熱裂、改善焊縫抗晶閱腐蝕和應(yīng)力腐蝕的性能是有益的。從慢速拉伸應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，焊縫中的鐵素體含量更合理，可提聞焊縫抗超力腐蝕的壽命。
[0060]焊絲的化學(xué)成分對(duì)焊縫部位的耐蝕性有重要影響，焊絲應(yīng)具有與母材相似的化學(xué)成分，這樣可以使焊縫金屬與母材具有相似的化學(xué)成分，一般被認(rèn)為可以實(shí)現(xiàn)最佳的耐腐蝕性。
【權(quán)利要求】
1.一種高強(qiáng)焊絲，其中:材料成分中具有重要合金元素，它是縮小奧氏體相區(qū)的元素，該重要合金元素具有細(xì)化鋼微觀晶粒而達(dá)到細(xì)晶強(qiáng)化的作用。
2.一種高強(qiáng)焊絲，其中:材料成分中具有重要金屬元素和重要合金元素，重要合金元素和重要金屬元素的含量都具有預(yù)設(shè)值。
3.一種高強(qiáng)焊絲的用途，材料成分中具有重要合金元素，它是縮小奧氏體相區(qū)的元素，該重要合金元素具有細(xì)化鋼微觀晶粒而達(dá)到細(xì)晶強(qiáng)化的作用，它更適合重型、大型特種車(chē)輛。
【文檔編號(hào)】B23K35/22GK103894753SQ201210568047
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月25日
【發(fā)明者】于慶蓮, 韓萍, 薛玉寶, 蔡玉麗, 厲海艷, 于湘, 許愛(ài)文 申請(qǐng)人:天津冶金集團(tuán)天材科技發(fā)展有限公司