一种搪瓷钢用焊丝的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及焊接材料领域，特别涉及一种搪瓷钢用焊丝，用于厨房用具、卫生洁 具、烧烤炉、热水器内胆、建筑饰面板、化工反应罐等制造、安装等相关领域的焊接。
【背景技术】
[0002] 冷轧、热轧酸洗搪瓷钢是搪瓷制品的主要应用产品形式，目前宝钢开发了冷轧超 深冲搪瓷钢板（BTCl)、热轧深冲搪瓷钢板和热轧高强度搪瓷钢板等系列，广泛的应用在厨 房用具、卫生洁具、烧烤炉、热水器内胆、建筑饰面板、化工反应罐等产品的制造与使用。 [0003] 按照成分体系以及强度级别划分，搪瓷钢属于碳素结构钢类，根据产品的特定使 用要求，进行微合金化，以满足多次高温涂搪过程中对钢板的成分与性能要求。其中具有良 好的焊接性是搪瓷钢必须具备的特性之一，以解决该钢种使用过程中的焊接工艺要求。
[0004] 焊接材料的选用是搪瓷钢连接工艺技术内容之一，目前国内各企业通常选用50kg 级别的碳钢焊接材料进行热轧、冷轧以及厚板搪瓷钢的焊接材料，如ER70-6(AWS5. 18)系 列，属于应用最为广泛的C-Mn系焊接材料，但是对于搪瓷钢制造过程中的成型性、附着性 能、抗鳞爆性能等特殊要求，使用该种焊接材料的接头区域无疑是薄弱环节之一。
[0005] 中国专利CN200710108163. 1公开了一种实芯焊丝，规定在表面具有渗碳层，所述 渗碳层含有相对于焊丝整体质量为0. 005~0. 10质量％的C，所述渗碳层含有的O相对于 焊丝整体质量低于0. 010质量％，除去所述渗碳层的焊丝内部具有如下组成：相对于焊丝 整体质量，含有C :0.005~0· 150质量％、Si :0.4~1.2质量％、Mn :1.0~2. 2质量％，余 量是Fe及不可避免的杂质。本发明的实芯焊丝，在使用C02气体作为保护气体，并以高的 电流进行气体保护电弧焊时，能够使熔滴过渡稳定，降低飞溅发生量。
[0006] 中国专利CN00114334.4公开了一种高强度高韧性埋弧焊丝，其化学成分含有（重 量％ ) :C:0. 05 ~0· 10, Μη:1· 60 ~2. 10, Si:彡 0· 10, Ni:0. 30 ~0· 50, Μο:0· 20 ~0· 50， Ti : 0. 08~0. 15。该焊丝与SJlOl焊剂匹配使用，焊缝金属抗拉强度600~700MPa，一 40°C 冲击韧性AKV多60J，线能量适应范围宽，消除应力处理后焊缝仍有较高的强度和韧性，适 合于相应强度低合金钢的压力容器、工程机械、水电压力钢管、船舶、海洋平台及桥梁等埋 弧焊接。
[0007] 上述专利中，中国专利CN200710108163. 1更加强调是一种焊接工艺，利用控制焊 丝表面渗碳层中的O含量，达到CO2电弧氛围下的熔滴稳定过渡，对熔敷金属的性能没有界 定与要求，在成分体系设计上，C-Mn成分显著不能满足多次高温回火处理后焊缝金属的性 能保证要求。而中国专利CN00114334. 4则是一种高强钢焊接材料，对于抗拉强度在450MPa 左右的搪瓷钢而言，显著不能满足焊接接头的性能要求。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的在于提供一种搪瓷钢用焊丝，其熔敷金属具有如下性能指标： 屈服强度（G s)彡380MPa;抗拉强度（Ob)彡470MPa;延伸率（δ)彡25% ;冲击韧性 (AKV，-40°C )彡43J/cm2;且具有很好性价比。
[0009] 为达到上述目的，本发明的技术方案是：
[0010] 一种搪瓷钢用焊丝，其化学成分重量百分比为：C 0.05~0. 15%，MnO. 7~1.5%， Si 0.5 ~1.0%，Ti 0.2 ~0.3%，S 0 ~0.025%，P 0 ~0·05%，Ν0·006 ~0.01%，其中， TV(C+N) = L 5 ~3,且，Ti = 4C+3. 42N+L 5S+ (0· 03 ~0· 05% )，其余为 Fe 以及不可避 免的杂质。
[0011] 在本发明焊接焊丝合金设计中：
[0012] 本发明焊接焊丝采用C-Mn基础合金体系，同时采用Ti合金化技术。
[0013] 具体的，C是金属强化元素有效元素之一，一定量C元素是必不可少的，但是过高 的C含量将使搪瓷制品烘烤变形增大，并且钢板中的碳原子容易与瓷釉中的氧起反应生成 一氧化碳，使搪瓷制品表面产生气泡，此外，含碳量对深冲性能也有影响。综合设计C含量 应控制在 0· 005-0. 015%。
[0014] Mn :是焊接接头熔敷金属具有一定强度的保证，同时Mn也具有在熔池过程中可以 与S结合，形成MnS夹杂，也有利于氢的储聚，有利于消除熔敷金属中扩散氢含量。但过高 的Mn含量将降低瓷釉与基体的结合，附着力下降。
[0015] Si :-方面有助于熔池阶段熔池的流动性得到改善，另一方面也有助于与氧结合 形成夹渣物上浮，从而降低熔池中氧的含量。
[0016] Ti :搪瓷钢非常重要的合金元素，也是一种碳化物形成元素，研宄表明，加入与钢 中的C成比例的Ti可固定C，使钢具有优良的深冲性，随着钛含量的提高，钢中氢的表观扩 散系数减小；Ti与C、N和S元素化合，形成了足够的第二相粒子Ti 4C2S2，这些第二相粒子 尺寸细小呈弥散分布，成为良好的贮氢陷阱，从而提高了钢板的抗鳞爆性能。TV(C+N)比 在1. 5以上，才能有效的形成所需要的第二相的析出数量以及分布，但TiAC+N)过大，超过 3%，将影响焊缝表面的密着性。
[0017] N :是原子半径比较小的原子，N在Fe中的溶解度与温度有关，在高温时N的溶解 度比较大，形成固溶体，当温度降低到室温时N的溶解度显着降低。如果从高温快冷至室退 时，则N要残留在过饱和固溶体中，处于不稳定状态，使钢具有时效性，因此需要结合整体 成分种类与含量设计具有合适的N含量。
[0018] 本发明针对搪瓷钢的焊接接头要进行7-8次的870~930°C高温回火烧结，不但 具有一定的抗高温性能，同时还要具有一定的焊缝防鳞爆能力，结合多次试验结果及分析， 得出Ti、C、N、以及S含量之间的质量分数之间最佳关系式：Ti = 4C+3. 42N+1. 5S+(0. 03~ 0. 05% ) 〇
[0019] 基于上述焊接材料成分前提下的熔敷金属性能为：屈服强度（〇 s)彡380MPa ;抗 拉强度（σ b)彡470MPa ;延伸率（δ )彡25% ;冲击韧性（AKV，-40°C )彡43J/cm2。
[0020] 本发明的有益效果：
[0021] 本发明设计为C-Mn合金系列，针对普通低合金钢进行气体保护焊焊接使用，对焊 丝表面在拉拔过程中发生的渗碳层含量进行约束。
[0022] 本发明设计思路为采用一定C含量的基础上，保证具有一定的抗拉强度，同时利 用添加少量的Ni，改善焊缝金属的低温韧性。
[0023] 由于采用的冶金原理不同，因此依据各合金元素的作用和机理进行合金元素的选 择以及含量（质量分数）的优化。本发明采用的元素以及元素之间的匹配能达到搪瓷钢产 品的使用性能指标，完全能够满足现有搪瓷钢系列产品的焊接要求。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合实施例对本发明做进一步说明。
[0025] 按照本发明提出的成分范围，经过冶炼、乳制、拉拔等工序制造的焊丝成分见表1， 焊丝的直径为I. 2mm。采用熔化极气体保护焊方法焊接，得到的熔敷金属性能见表2。
[0026] 表1实例焊丝成分（wt % )
【主权项】
1. 一种搪瓷钢用焊丝，其化学成分重量百分比为：c0.05~0. 15%，Mn 0.7~1.5%， Si 0? 5 ~1. 0%，Ti 0? 2 ~0? 3%，S 0 ~0? 025%，P 0 ~0? 05%，N 0? 006 ~0? 01%，其 中，TiAC+N) = L 5 ~3,且，Ti = 4C+3. 42N+1. 5S+(0. 03 ~0? 05% )，其余为 Fe 以及不可 避免的杂质。
【专利摘要】一种搪瓷钢用焊丝，其化学成分重量百分比为：C0.05～0.15％，Mn0.7～1.5％，Si0.5～1.0％，Ti0.2～0.3％，S0～0.025％，P0～0.05％，N0.006～0.01％，其中，Ti/(C+N)＝1.5～3且Ti＝4C+3.42N+1.5S+(0.03～0.05％)，其余为Fe以及不可避免的杂质。本发明搪瓷钢用焊丝，其熔敷金属具有如下性能指标：屈服强度(σs)≥380MPa；抗拉强度(σb)≥470MPa；延伸率(δ)≥25％；冲击韧性(AKV，-40℃)≥43J/cm2；且具有很好性价比。
【IPC分类】B23K35-30
【公开号】CN104741831
【申请号】CN201510141842
【发明人】王宝森, 朱双春
【申请人】宝山钢铁股份有限公司
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年3月30日