具有中碳含量熔敷金屬的特種碳鋼焊條的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及金屬焊接材料，尤其涉及一種具有中碳含量熔敷金屬的特種碳鋼焊 條。
【背景技術】
[0002] 焊條廣泛應用于金屬構件的焊接，在某些焊接鋼結構需要表面淬火的場合，如鋼 鐵企業冷軋生產線的工藝輥，其輥身材質通常為45#鋼或50#鋼，用此類型號鋼板卷板圈圓 后焊接，由于通常焊材一般為低碳或超低碳材料，使得焊縫的組織成分與輥身基材相差很 大，造成輥身淬火后焊縫硬度與輥身有較大差異，后續對輥身實施表面涂層處理時，焊縫表 面出現明顯色差，將影響生產的產品質量。因此必須采用特殊的焊材，使得熔敷金屬具備較 高的碳含量，在一定的焊接工藝及熱處理工藝下，才能保證焊縫淬火后硬度與基材基本一 致。而目前市場上并不存在此類用途的中高碳合金焊材，現有中高碳合金焊材只是適用于 表面堆焊耐磨領域的堆焊焊條，如高鉻鑄鐵焊條等。
【發明內容】
[0003] 本發明所要解決的技術問題是提供一種具有中碳含量熔敷金屬的特種碳鋼焊條， 本焊條應用于基材為中碳鋼的工件焊接連接，使得工件經熱處理淬火后焊縫硬度與工件基 材一致，保證了熔敷金屬具有足夠的碳含量，又具有較好的韌性和抗裂能力，保證了工件的 焊接質量。
[0004] 為解決上述技術問題，本發明具有中碳含量熔敷金屬的特種碳鋼焊條，所述焊條 包括焊芯和藥皮，所述焊芯為中碳鋼芯，所述藥皮的配方組分為金紅石7-12wt%、大理石 42-48 wt %、螢石 18-22 wt %、硅鐵 9-12 wt %、電解錳 5-8 wt %、高碳鉻鐵 1.5-2. 8 wt %、 鎳粉2-4￥七％、鈦鐵0.8-1.5￥七％、鑰鐵0.3-1.〇￥七％，余量為卩〇。
[0005] 進一步，所述中碳鋼芯為45#鋼芯或中碳合金鋼芯。
[0006] 進一步，所述中碳合金鋼芯為牌號45Mn的優質碳素結構鋼。 由于本發明具有中碳含量熔敷金屬的特種碳鋼焊條采用了上述技術方案，即本焊條包 括焊芯和藥皮，所述焊芯為中碳鋼芯，所述藥皮的配方組分為金紅石7-12wt%、大理石42-48 wt %、螢石18-22 wt %、石圭鐵9-12 wt %、電解猛5-8 wt %、高碳絡鐵1.5-2. 8 wt %、媒粉 2-4 wt %、鈦鐵0.8-1. 5 wt %、鑰鐵0.3-1. 0 wt %，余量為Fe。本焊條應用于基材為中碳鋼 的工件焊接連接，使得工件經熱處理淬火后焊縫硬度與工件基材一致，保證了熔敷金屬具 有足夠的碳含量，又具有較好的韌性和抗裂能力，保證了工件的焊接質量。
【具體實施方式】
[0007] 本發明具有中碳含量熔敷金屬的特種碳鋼焊條，所述焊條包括焊芯和藥皮，所述 焊芯為中碳鋼芯，所述藥皮的配方組分為金紅石7-12wt%、大理石42-48 wt %、螢石18-22 wt %、娃鐵9-12 wt %、電解猛5-8 wt %、高碳鉻鐵1.5-2. 8 wt %、鎳粉2-4 wt %、鈦鐵 0· 8-1. 5 wt %、鑰鐵 0· 3-1. 0 wt %，余量為 Fe。
[0008] 進一步，所述中碳鋼芯為45#鋼芯或中碳合金鋼芯。
[0009] 進一步，所述中碳合金鋼芯為牌號45Mn的優質碳素結構鋼。
[0010] 采用本焊條焊接后，得到的熔敷金屬主要化學成分的重量百分比為：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 彡 1. 0%、S 彡 0· 02%、 P彡0. 02%、Ti 0. 01~0. 04%,其余為Fe ;其中Cr、Mo、Ti、Ni可只具備其中一種或多種同 時存在。從得到的熔敷金屬化學成分可見，熔敷金屬中的碳含量與工件基材中碳鋼的含碳 量相匹配，在不同焊接工藝下考慮碳的燒損量，可根據不同需求調整熔敷金屬碳含量，使得 熔敷金屬碳含量處于〇. 25 %~0. 55%。硅是焊接過程中有效的脫氧元素，當熔敷金屬硅 含量小于0. 3%時，不可能充分脫氧，使焊縫中可能產生氣孔、夾渣等焊接缺陷，這在此類工 況條件下的焊接工件中是絕對不允許的；當硅含量過高則對焊縫金屬的韌性有損害，同時 適量的硅元素和其它元素配合使得焊縫金屬獲得一定量的針頭鐵素體、貝氏體、穩定的殘 余奧氏體組織，從而使焊縫保持較好的韌性。錳是良好的脫氧脫硫元素，一定量的錳含量 有利于防止焊接熱裂紋的產生。本焊條中加入的鎳可以通過降低位錯低溫滑移阻力、細化 晶粒來提高熔敷金屬的韌性，利于在焊縫中形成極穩定的殘余奧氏體而達到韌化和改善抗 裂性的目的。鈦是強烈的脫氧元素，它與氮、氧有很強的親和力，所形成的TiN、TiO質點可 以作為晶核，同樣具有細化晶粒、提高焊縫韌性的作用，熔敷金屬中鈦元素的含量可控制在 0. 01 %~0. 04%的范圍內。硫、磷元素都對熔敷金屬的韌性有很大的危害作用，所以應盡量 降低其含量，熔敷金屬中硫、磷含量均可控制在0.02%以下。
[0011] 作為一個具體實施例，本焊條采用45#鋼芯作為焊芯，該焊芯的具體化學成分如 下表：（重量百分比）
焊條的制備在通常的油壓型焊條壓涂機上壓制，然后經低溫烘干和高溫烘干。焊接前 再將焊條經350°C X 3h烘焙后供焊接試板用，焊接試板為45#鋼板，厚度為20mm，焊接坡口 尺寸、取樣位置及試驗方法等均按國家標準GB/T5118的規定進行實施。焊接條件為電流電 源反接極性、焊接線能量17. 5~20KJ/cm、預熱溫度200°C以上、層間溫度不低于預熱溫度。 焊后取熔敷金屬進行成分檢驗，熔敷金屬的化學成分如下表：（重量百分比）
該焊接試板經淬火處理后焊縫硬度與基體硬度基本一致，同時根據產品要求可通過調 整淬火工藝獲得不同的硬度，本次淬火硬度在HRC58±2。
[0012] 本焊條解決了焊接結構淬火后焊縫硬度與基體不匹配的問題，焊接得到的熔敷金 屬的韌性及抗裂能力能夠滿足淬火需求。此外，該焊條還適用于各類中碳鋼鑄鍛件的局部 缺陷補焊場合，具有較好的應用市場需求。
【主權項】
1. 一種具有中碳含量熔敷金屬的特種碳鋼焊條，所述焊條包括焊芯和藥皮，其特征在 于：所述焊芯為中碳鋼芯，所述藥皮的配方組分為金紅石7-12wt%、大理石42-48 wt %、螢石 18-22 wt %、硅鐵 9-12 wt %、電解錳 5-8 wt %、高碳鉻鐵 1.5-2. 8 wt %、鎳粉 2-4 wt %、鈦 鐵 0· 8-1. 5 wt %、鑰鐵 0· 3-1. 0 wt %，余量為 Fe。2. 根據權利要求1所述的具有中碳含量熔敷金屬的特種碳鋼焊條，其特征在于：所述 中碳鋼芯為45#鋼芯或中碳合金鋼芯。3. 根據權利要求2所述的具有中碳含量熔敷金屬的特種碳鋼焊條，其特征在于：所述 中碳合金鋼芯為牌號45Mn的優質碳素結構鋼。
【專利摘要】本發明公開了一種具有中碳含量熔敷金屬的特種碳鋼焊條，即本焊條包括焊芯和藥皮，所述焊芯為中碳鋼芯，所述藥皮的配方組分為金紅石7-12wt%、大理石42-48wt%、螢石18-22wt%、硅鐵9-12wt%、電解錳5-8wt%、高碳鉻鐵1.5-2.8wt%、鎳粉2-4wt%、鈦鐵0.8-1.5wt%、鉬鐵0.3-1.0wt%，余量為Fe。本焊條應用于基材為中碳鋼的工件焊接連接，使得工件經熱處理淬火后焊縫硬度與工件基材一致，保證了熔敷金屬具有足夠的碳含量，又具有較好的韌性和抗裂能力，保證了工件的焊接質量。
【IPC分類】B23K35/30, B23K35/36
【公開號】CN105499836
【申請號】CN201410490944
【發明人】傅衛, 喬國榮, 喬萍, 陳國喜, 浦海軍
【申請人】上海寶鋼工業技術服務有限公司
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2014年9月24日