一种含纳米CeO2、Nb的焊丝及其使用方法与流程

本发明涉及焊接材料技术领域，具体涉及一种含纳米ceo2、nb的焊丝及其使用方法。

背景技术：

双相(dp)钢由铁素基体和在铁素体晶界上的岛状马氏构成，是对低碳钢或低碳合金钢临界区的热处理工艺后得到的，由于其高的抗拉强度、低的屈服强度以及较高的加工硬化率和成型性能成为使用最广泛的钢种，在不降低车身强度和刚度等各项性能指标的前提下，双相钢能够有效降低车身重量。然而车用双相钢的强度越高，尤其是抗拉强度590mpa以上的双相钢其si、mn含量越高，焊接后钢的脆性越大，在生产中需要焊前预热，焊后缓冷等工艺措施，工艺繁杂，生产成本高。针对此问题，研制一种焊前不预热，焊后不缓冷就可以焊接的含纳米氧化铈、铌的焊丝。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种含纳米氧化铈、铌的焊丝及其使用方法，以解决双相高强度钢焊前不预热，焊后不缓冷焊接后塑性和韧度较低的问题。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案具体如下：

一种含纳米ceo2、nb的焊丝，其包含如下重量比例的各组分：c0.06～0.08，si0.03～0.3，s≤2.00，p0.03～0.045，cr18.00～20.00，ni8.00～11.00，ceo20.467～0.480，nb0.096～0.098，余量为fe。

作为优选的技术方案，所述ceo2尺寸为20～25nm，纯度99.0％～99.9％，所述nb尺寸为1nm，纯度99.0％～99.9％。

作为优选的技术方案，焊丝各组分的重量比为：c0.08，si0.03，s2.00，p0.045，cr19.0，ni9.0，ceo20.473，nb0.097，余量为fe。

本发明还提供了上述焊丝的使用方法，包括，将纳米ceo2、nb溶解于活性剂中，通过焊接将纳米ceo2、铌nb过渡到熔敷金属中。

作为优选的技术方案，所述活性剂由硬脂酸与棕榈油混合而成。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

用本发明的焊丝焊接dp780双相钢时试件的熔敷金属的下屈服强度为360.4～366.5mpa，抗拉强度为624.8～631.3mpa，断后伸长率为20.38％～20.63％。较没有加入ceo2/nb的焊丝比，熔敷金属的下屈服强度提高了1.46～1.48倍，抗拉强度提高了2.25～2.27倍，断后伸长率提高了12.81～12.97倍。当c0.08，si0.03，s≤2.00，p0.045，cr19.0，ni9.0，ceo20.473，nb0.097，余量为fe时，较没有加入ceo2/nb的焊丝比，熔敷金属的下屈服强度提高了1.48倍，抗拉强度提高了2.27倍，断后伸长率提高了12.97倍。该焊丝焊接时不用焊前预热，也不用焊后缓冷，故该焊丝性价比高，具有良好的产业化前景。

附图说明

图1为对照例的断口形貌图；

图2为对照例的断口能谱图；

图3为本发明实施例2的断口形貌图；

图4为为本发明实施例2的断口能谱图。

具体实施方式：

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

对照例

采用2mm厚的dp780双相钢钢板作为焊件材料(母材)，每一块焊接钢板规格是160mm×65mm×2mm。每两块钢板组合成一组对接接头i形坡口，采用钨极氩弧焊(tig)进行正反双面焊接。焊丝组分如表1所示，长度1m，焊丝直径为1.6mm。焊接时，氩气的流量是7l/min，氩气纯度为99.99％，焊接速度为2.32mm/s。焊接电源种类极性：直流反接，焊接电流为135a，焊接电压为16v；钨极直径1.6mm，长度为50mm，尖端角度为45°，尖端直径为0.8mm，喷嘴的直径是8mm，喷嘴与焊件间的距离为10mm。

以不加入纳米氧化铈、铌的焊丝组分为对照例。对照例试件力学性能如表2所示。

表1对照例焊丝组分

表2对照例试件力学性能

对照例为未添加稀土与铌的-40℃冲击断口形貌如图1所示，其中图1a为宏观形貌图，图1b为微观形貌图，图2为能谱图。从图1a可以看出断口的整个表面较为平滑整齐，存在结晶片状，还存在粗糙放射棱，晶粒解理面与断裂面位向不相同，在光照下有许多反光小平面，典型的脆性断裂特征，断口存在少量凹凸不平纤维状断裂形貌，依旧以脆性断裂为主，材料展现的性能较差。从图1b可以看出断口以脆性断裂为主，断口存在许多解理台阶，解理面台阶上有很多二次裂纹，以及大量高密度短而弯曲的撕裂棱线条，整体呈现出准解离断裂，且断口表面存在微孔以及许多颗粒状氧化物和夹杂物。图2为断口能谱图，从图2可以看出，存在的元素主要为c，o，si等元素，这些元素是导致焊接接头下降的原因，c元素成分占比较大易造成焊接接头韧性下降同样si元素在提高钢材强度的同时，使得焊接接头可塑性和韧性下降，而氧元素过多容易造成热脆现象。

本发明的实施例及试验结果：

本发明焊接工艺参数与对照例相同，选择纳米氧化铈、铌，将他们溶于硬脂酸与棕榈油混合成的活性剂中，充分振荡，然后刷于对应号两块钢板的焊接口处，通过焊丝焊接将其过渡到熔敷金属的方式，以改善熔敷金属以及热影响区的组织及力学性能。

以下各实施例以表1中的焊丝配方为基本配方，改变ceo2、nb的重量比，其他组分重量比不变，

实施例1：

以表1中的焊丝配方为基本配方，过渡ceo20.467、nb0.096(单位为所占熔敷金属的百分比，符号用％表示，根据生产数量可同时扩大或缩小若干倍数)时，与对照例熔敷金属的力学性能进行比较，其力学性能有较大幅度的提高，结果如表3所示。

表3本发明实施例1与对照例熔敷金属力学性能比较

实施例2：

以表1中的焊丝配方为基本配方，过渡ceo20.473、nb0.097(单位为所占熔敷金属百分比，符号用％表示，根据生产数量可同时扩大或缩小若干倍数)时，与对照例熔敷金属的力学性能进行比较，其力学性能有较大幅度的提高，结果如表4所示。

表4本发明实施例2与对照例熔敷金属力学性能比较

此试样为实施例中最优试样，其-40℃冲击断口断口形貌图如图3所示，a为宏观断口形貌，b为微观断口形貌，图4为能谱图。可以从图3a中看出整个断口纤维区、放射区、剪切唇区颜色较为灰暗，断面凹凸不平呈纤维状，放射区裂纹不断扩展连接呈现放射条纹状，断口以韧性断裂为主。从图3b可以看出，断口上存在大量抛物线状韧窝为剪切韧窝，韧窝尺寸小而浅，且韧窝底部存在夹杂物和第二相粒子即说明塑性变形不完全，断口还存在少量撕裂棱和解离台阶，说明断口试样为韧-脆性断裂，以韧性断裂为主。可以从图4能谱图中看出fe、cr、mn占比较大，cr元素可以能提高焊接接头的淬透性和耐磨性，改善焊接接头的抗腐蚀能力和抗氧化作用；mn元素能提高焊接接头的强度和耐磨性，并消除s元素带来的不良影响，这些元素使得焊接接头性能较好。

实施例3：

以表1中的焊丝配方为基本配方，过渡ceo20.480、nb0.098(单位为所占熔敷金属百分比，符号用％表示，根据生产数量可同时扩大或缩小若干倍数)时，与对照例熔敷金属的力学性能进行比较，其力学性能有较大幅度的提高，结果如下表5所示。

表5本发明实施例3与对照例熔敷金属力学性能比较

从本发明的实施例中得知，用该焊丝焊接dp780双相钢时试件的熔敷金属的下屈服强度为360.4～366.5mpa，抗拉强度为624.8～631.3mpa，断后伸长率为20.38％～20.63％。较没有加入ceo2/nb的焊丝比，熔敷金属的下屈服强度提高了1.46～1.48倍，抗拉强度提高了2.25～2.27倍，断后伸长率提高了12.81～12.97倍。当c0.08，si0.03，s≤2.00，p0.045，cr19.0，ni9.0，ceo20.473，nb0.097，余量为fe时，较

没有加入ceo2/nb的焊丝比，熔敷金属的下屈服强度提高了1.48倍，抗拉强度提高了2.27倍，断后伸长率提高了12.97倍。该焊丝焊接时不用焊前预热，也不用焊后缓冷，故该焊丝性价比高，具有良好的产业化前景。