一種用于fcb法自動焊高強韌性藥芯焊絲材料的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種焊絲材料，具體為一種用于FCB法大線能量埋弧自動焊的高強 度、高韌性藥芯材料。本發明的藥芯焊絲材料用于FCB法埋弧自動焊，能使焊縫金屬的晶粒 能顯著細化，焊縫金屬的強度與韌性能大幅度提高。 技術背景
[0002] FCB法（Flux Cooper Backing，簡稱FCB法）又稱為焊劑銅襯墊法，它是在板塊狀 的銅板上均勻鋪設4~6_厚的襯墊焊劑，用充氣軟管頂壓裝置將其與鋼板背面緊密貼合， 再在坡口正面堆放表面焊劑，并由正面焊接，同時形成背面焊縫的單面焊雙面成形的焊接 方法，如圖1所示。
[0003] FCB法主要應用于船舶的平面分段流水線拼板焊接，用于鋼板厚度為IOmm~40mm 大拼板的平對接焊時，能實現單面焊雙面成形，工件不需翻身，與雙面埋弧自動焊相比，效 率可提高3~5倍。
[0004] FCB法采用三根焊絲W1、W2、W3焊接，如圖2所示。由于焊接時的線能量達到 150KJ/cm以上，焊縫金屬的晶粒產生嚴重長大，晶粒尺寸可達100 μm以上，是母材的10倍 以上。粗大的晶粒使焊縫金屬的韌性顯著降低，不能滿足使用要求。
【發明內容】
[0005] 本發明針對目前FCB法大線能量埋弧焊焊縫金屬的晶粒嚴重長大，造成焊縫金屬 的韌性顯著降低，低溫沖擊韌性值不能滿足要求的現狀，發明一種藥芯焊絲材料，目的在于 有效提高FCB法大線能量埋弧焊焊縫金屬的強度與韌性。
[0006] 本發明提供的一種用于FCB法的藥芯焊絲材料，該藥芯焊絲材料含有釩鐵、鈦鐵、 氮化鉻金屬粉和稀土鈰，其中，藥芯中釩鐵的重量百分比為0.5~1.0%，鈦鐵的重量百分 比為0. 5~I. 0%，氮化鉻金屬粉的重量百分比為0. 3~0. 8%，稀土鈰的1. 5~2. 5%，使 藥芯焊絲材料能夠在焊接冶金過程中形成TiN、VN、CeS細小質點，拖拽奧氏體晶界的迀移 和晶粒長大，細化奧氏體晶粒，同時TiN、VN、CeS在奧氏體內誘導鐵素體形核，形成針狀鐵 素體，細化焊縫金屬晶粒，以提高FCB法大線能量埋弧焊焊縫金屬的強度與韌性。
[0007] 本發明提供的一種用于FCB法的藥芯焊絲材料，其藥芯率為24%~26%，藥芯的 組分及重量百分比為：硅鈣合金I. 0~3. 0%，電解錳2. 0~4. 0%，50%釩鐵0. 5~1. 0%， 25%鈦鐵0.5~1.0%，62%(：冰0.3~0.8%，55%鉬鐵2.0~4.0%，氧化物稀土〇6 L 5~2. 5%，霧化鐵粉為83~93%。
[0008] 本發明用Ti、V的氮化物與Ce的硫化物作為細化焊縫金屬的質點，拖拽奧氏體晶 界的迀移和晶粒長大，細化奧氏體晶粒，同時在奧氏體內誘導鐵素體形核，細化焊縫金屬。 本發明主要應用于船舶的平面分段流水線拼板焊接，采用FCB法焊接鋼板厚度為IOmm~ 40_大拼板的平對接焊縫時，能實現單面焊雙面成形，工件不需翻身，與雙面埋弧自動焊相 比，效率可提高3~5倍。
【附圖說明】
[0009] 圖1是FCB法的原理示意圖；圖中，1為正面焊劑，2為襯墊焊劑，3為銅板，4為氣 嗇. 裳；
[0010] 圖2是焊絲排列方式示意圖。
【具體實施方式】
[0011] 本發明提供的藥芯焊絲材料可以取代FCB法埋弧自動焊中的第二根焊絲材料，即 圖2中的W2。用本發明的藥芯焊絲材料，匹配目前市售的FCB法用焊劑與焊絲，能使焊縫金 屬的晶粒細化到12 μ m以下，有效提高FCB法大線能量埋弧焊焊縫金屬的強度與韌性。
[0012] 焊接是高溫局部加熱過程，焊接熔池凝固速度十分快，這使得焊縫金屬中常存在 高密度的夾雜物。許多直徑小于I. 0 μ m硫化物如MnS、氧化物如Al2O3、氧硫化物如Al2O3. MnO. SiO2. MnS，它們具有拖拽奧氏體晶界的迀移和阻礙晶粒長大，細化奧氏體晶粒的作用， 同時Al2O3. MnO. SiO2. MnS能在奧氏體內誘導鐵素體形核，細化焊縫金屬。
[0013] 當焊接線能量大于150KJ/cm時，大的熱輸入量使得焊接熔池的高溫停留時間長， 焊縫金屬中的酸性氧化物與堿性氧化物以及硫化物能迅速聚集、長大，主要形成尺寸大于 I. 0 μ m的氧硫化物，如Al2O3. MnO. SiO2. MnSo它們不僅不能誘導針狀鐵素體細化晶粒，而且 會作為裂紋源，降低焊縫金屬的強度與韌性。若僅采用稀土 Ce，形成Ce的硫化物也會聚集， 形成大尺寸的硫化物，也會作為裂紋源，造成焊縫金屬的強度與韌性降低。
[0014] 采用Ti、V、Nb等金屬的氮化物，它們具有不易聚集、長大的特點，彌撒分布于焊縫 金屬中，起到拖拽奧氏體晶界的迀移和阻礙晶粒長大，細化奧氏體晶粒的作用，同時在奧氏 體晶內誘導鐵素體形核，細化焊縫金屬。特別是TiN、VN與CeS能形成氮、硫復合物，如TiN. CeS、VN. CeS，能顯著提高焊縫金屬中針狀鐵素體的比例，細化焊縫金屬晶粒，提高焊縫金屬 的強度與韌性。基于TiN、VN以及TiN、VN與CeS能形成氮、硫復合物的特點，本發明采用 Ti、V的氮化物，以及它們與Ce的硫化物形成的復合物，作為細化焊縫金屬的質點，拖拽奧 氏體晶界的迀移和晶粒長大，在奧氏體內誘導鐵素體形核，形成針狀鐵素體，細化焊縫金屬 晶粒。
[0015] 下面結合實例對本發明的【具體實施方式】作進一步說明。在此需要說明的是，對于 這些實施方式的說明用于幫助理解本發明，但并不構成對本發明的限定。此外，下面所描述 的本發明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。
[0016] 具體而言，本發明實例提供的藥芯材料用于細化焊接熱輸入量大于150KJ/cm以 上焊縫金屬的晶粒，提高焊縫金屬的強度與韌性。藥芯焊絲材料具體是用厚度為1.0 mm 的SPCC市售鋼帶（相當于H08A鋼帶），包覆25%的各種合金粉，即藥芯焊絲的藥芯率為 25 %，控制藥芯率系數的誤差在1 %以內。包覆的各合金粉的組分及重量百分比為：硅鈣合 金（Ca28Si60) I. 0 ~3. 0%，電解錳 2. 0 ~4. 0%，50%釩鐵 0· 5 ~L 0%，25%鈦鐵 0· 5 ~ L 0%，62% CrN 0· 3 ~0· 8%，55%鉬鐵 2. 0 ~4. 0%，99 氧化物稀土 CeL 5 ~2. 5%，霧化 鐵粉為83~93 %。霧化鐵粉主要起平衡作用，使藥芯焊絲中合金粉之和為100%，其多少 并不改變藥芯焊絲的性能。
[0017] 藥芯焊絲材料具體可以用厚度為LOmm的SPCC市售鋼帶（相當于H08A鋼帶），包 覆25% ±1%的各種合金粉。
[0018] 實例：
[0019] 本發明所說的一種用于FCB法大線能量埋弧自動焊的高強度、高韌性藥芯材料， 是由厚度為1.0mm，寬度為18. 5mm的市售SPCC冷軋鋼帶（相當于H08A鋼帶），包覆