本发明涉及一种焊接材料，尤其涉及一种er50-g无镀铜焊丝。
背景技术：
er50-g是气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝的一个系列，国家标准gb/t8110-2008气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝中规定er50-g有5种不同的化学成分，如表1所示，单位(％)：
表1
gb/t8110-2008中有以下规定：
1、如果焊丝镀铜，则焊丝中的铜含量和镀铜层中的铜含量之和不应大于0.5％；
2、锰可以超过2.0％，但每增加0.05％的锰，最大碳含量应降低0.01％；
3、nb(cb)0.02～0.10％，n20.03～0.07％，(mn+ni)≤1.50％；
4、表中单值均为最大值。
该系列焊丝为微合金化焊丝，其中除er50-2采用mo、v、ti、zr、al五种元素进行微合金化，其余均采用mo、v、ti进行微合金化。
er50-g熔敷金属力学性能见如表2所示
表2
er50-g是抗拉强度≥480mpa级高强度微合金气保焊焊丝，保护气体为100％的co2，或80％ar+co2。由于含有适量的ti，具有细化熔滴、稳弧和减少飞溅作用。同时可细化焊缝晶粒，提高熔敷金属的低温冲击韧性。广泛用于船舶、管线、工程机械、集装箱、石油化工、锅炉及压力容器、桥梁、起重运输设备、电站、车辆、高层建筑、钢结构等各领域500-550mpa级低合金高强钢的焊接，如x60、x65、18nb、12～16mn系列材料。能满足-60℃条件下的应用。
为确保焊丝的通电性、送给性、和防锈蚀等，一般在其表面实施镀铜。
但镀铜焊丝存在以下问题：
(1)铜镀层比焊丝表面软，由于焊丝与焊嘴之间的摩擦，镀铜不可避免地从焊丝表面剥离，铜屑脱落在导电咀内，会诱发堵塞现象，增大焊接不稳定性，容易产生飞溅；
(2)铜的熔点低，为1083℃，在焊接电弧的超高温下容易蒸发，从而产生大量的铜烟。美国职业与环境卫生学会发表的论文提出铜烟的允许浓度为0.2mg/m3。
(3)镀铜废液会严重污染环境。
因此，迫切需要开发能满足各种特性的具有镀铜焊丝优势的非镀铜焊丝，并确保通电性、送给性和耐锈蚀性。
目前有关非镀铜焊丝的研发，主要是通过对焊丝表面的研究、表面处理剂的开发以及添加合金元素等三方面，来提高焊丝表面抗氧化能力、送给性和电弧稳定性。
焊丝表面的研究及表面处理剂方面主要有：将聚四氟乙烯与水或乙醇混合悬浮后涂敷来提高送给性和电弧稳定性的技术；涂敷mos2，ws2，c来提高电弧稳定性、焊接性、通电性和防锈性的技术；涂敷钾化合物、硫化物、聚异丁烯来减少飞溅的技术；利用由烃类矿物油和植物油组成的混合油来提高焊接性的技术；利用由高级脂肪酸和高级一价醇组成的酯类润滑物质中的一种或两种来提高送给性和耐锈性的技术；采用这类措施的非镀铜焊丝，并没有满足焊丝所需的所有特性。特别是，为了提高非镀铜焊丝的性能在焊丝表面涂覆细粉末的情况下，涂覆在焊丝表面的粉末不可避免地产生烟尘。而且，由于难以将涂覆的粉末控制在适当的水平，涂覆在焊丝表面的粉末不均匀，从而增大了飞溅数量。
对于er50-g，目前尚未有表面无涂覆的无镀铜焊丝，因此迫切需要开发一种表面无涂覆的无镀铜er50-g焊丝。
有鉴于上述现有的耐大气腐蚀铁基合金无镀铜焊丝存在的上述不足，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种无镀铜er50-g焊丝，经过不断的研究、设计，并经反复试作及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明实施例期望提供一种具有良好的耐大气腐蚀性能的无镀铜er50-g焊丝。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明提供了一种er50-g无镀铜焊丝，其化学成分按质量百分比：c0.03～0.10％，mn0.90～2.00％，si0.3～1.15％，s≤0.010％，p0.010～0.30％，cr0.10～0.25％，cu0.30～0.50％，其余为fe；所述er50-g无镀铜焊丝还含有ni0.60～1.20％，mo0.20～0.60％，ti0.02～0.08％，b0.001～0.008％；
碳(c)对钢的耐大气腐蚀不利，同时c影响钢的焊接性能、冷脆性能和冲压性能等，因此，将c含量控制在0.10％以下；
镍(ni)是一种比较稳定的元素，加入ni能使钢的自腐蚀电位向正方向变化，增加了钢的稳定性。具有较高的耐腐蚀能力，有防锈和耐热能力，能促进生成保护性锈层生成，降低钢的腐蚀速率。能提高钢的强度，又能保持良好的塑性和韧性，提高钢的抗疲劳性能，减少钢对缺口的敏感性，降低钢的低温脆性转变温度，因此本焊丝中将镍含量由≤0.15％提高到0.60～1.20％；
铬(cr)是抗腐蚀性的基本元素，能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，能在钢表面形成致密的氧化膜，提高钢的钝化能力，当cr与cu同时加入钢中时，效果尤为明显。cr元素有利于提高焊缝中针状铁素体含量，减少先共析铁素体，并有细化铁素体晶粒的作用，能显著提高焊缝强度和低温韧性，在本发明的无镀铜er50-g焊丝中将cr含量由≤0.15％控制在0.10～0.25％，能提高焊丝的抗氧化性。但过量的铬含量将会引起碳化物偏析，将导致降低冲击韧性；
铜(cu)是提高焊缝耐蚀性的合金元素之一，可提高焊缝的抗大气腐蚀性。cu在钢的表面富集，表面二次析出的cu与钢之间的阴极接触，能促使钢阳极钝化，并形成保护性较好的锈层。另外，cu在基体与锈层之间形成以cu、p为主要成分的阻挡层，与基体结合牢固，因而具有较好的保护作用。为了充分发挥其耐蚀性，cu含量应大于0.1％。但是cu含量过高会提高产生热裂纹的敏感性，因此，cu含量应小于1％，本发明的cu含量控制在0.30～0.50％；
本发明采用钼、钛、硼作为微合金化元素，没有采用钒、锆和铝，钼(mo)：在大气腐蚀环境下(尤其是工业大气)钢的腐蚀速率能降低二分之一以上。
上述方案中，所述er50-g无镀铜焊丝，其中p0.010～0.030％。p是提高钢耐大气腐蚀性能最有效的合金元素之一。当p与cu联合加入钢中时，显示出更好的复合效应，在大气腐蚀条件下，钢中的p是阳极去极化剂，它在钢中能加速钢的均匀溶解和二价fe的氧化速率，有助于在钢表面形成均匀致密保护膜，成为腐蚀介质进入钢基的保护屏障，使钢内部免遭大气腐蚀。
上述方案中，所述er50-g无镀铜焊丝，其中s≤0.008％。
上述方案中，所述er50-g无镀铜焊丝，其中o≤100ppm，n≤80ppm。
上述方案中，所述er50-g无镀铜焊丝，其中c0.03～0.06％，mn1.00～1.6％，ni0.06～0.80％。
上述方案中，所述er50-g无镀铜焊丝，其中cr0.10～0.20％。
本发明所提供的焊丝在不镀铜的情况下可以在仓库放置六个月表面不产生锈蚀，而且。其焊接性能高于现有的同等级的镀铜焊丝。本发明的焊丝采用co2气体保护焊，焊接接头具有优良的耐大气腐蚀性能及优良的综合机械性能，焊缝熔敷金属抗拉强度达到600mpa，在-20℃时冲击功达到200j，-40℃冲击功达到97j。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明的er50-g无镀铜焊丝可达到相当的技术进步性及实用性，并具有产业上的广泛利用价值，其至少具有下列优点：
1、本发明的er50-g无镀铜焊丝，cu含量控制在0.30～0.50％，在焊接过程中，部分铜元素的烧损和稀释，避免焊接热裂纹的产生；
2、本发明的er50-g无镀铜焊丝，不存在铜屑脱落在导电咀内，而导致的堵塞现象，及由此造成的焊接不稳定性，容易产生飞溅等问题；
4、本发明的er50-g无镀铜焊丝，焊接过程中不产生大量铜烟，改善了工作环境；
5、本发明的er50-g无镀铜焊丝，杜绝镀铜废液对环境的严重污染；
6、本发明的er50-g无镀铜焊丝，在不做任何表面涂覆处理的条件下，放置六个月表面不产生锈蚀，如果用气相防锈纸包装，防锈期限超过一年，符合焊丝抗大气腐蚀标准(gb/t11377-2005《金属和其他无机覆盖层储存条件下腐蚀试验的一般规则》)的要求。
综上所述，本发明的er50-g无镀铜焊丝，具有上述诸多优点及实用价值，在技术上有显著的进步，并产生了好用及实用的效果，且较现有无镀铜焊丝具有增进的突出功效，从而更加适于实用，并具有产业的广泛利用价值，诚为一新颖、进步、实用的新设计。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例详细说明如下。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明实施例为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，通过以下较佳实施例，对本发明实施例提出的er50-g无镀铜焊丝其特征及其功效，详细说明如后。
本发明实施例的一种er50-g无镀铜焊丝，其化学成分按质量百分比：c0.03～0.10％，mn0.90～2.00％，si0.3～1.15％，s≤0.010％，p0.010～0.30％，cr0.10～0.25％，cu0.30～0.50％，其余为fe；其特征在于，所述er50-g无镀铜焊丝还含有ni0.60～1.20％，mo0.20～0.60％，ti0.02～0.08％，b0.001～0.008％；
碳(c)对钢的耐大气腐蚀不利，同时c影响钢的焊接性能、冷脆性能和冲压性能等，因此，将c含量控制在0.10％以下；
镍(ni)是一种比较稳定的元素，加入ni能使钢的自腐蚀电位向正方向变化，增加了钢的稳定性。具有较高的耐腐蚀能力，有防锈和耐热能力，能促进生成保护性锈层生成，降低钢的腐蚀速率。能提高钢的强度，又能保持良好的塑性和韧性，提高钢的抗疲劳性能，减少钢对缺口的敏感性，降低钢的低温脆性转变温度，因此本焊丝中将镍含量由≤0.15％提高到0.60～1.20％；
铬(cr)是抗腐蚀性的基本元素，能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，能在钢表面形成致密的氧化膜，提高钢的钝化能力，当cr与cu同时加入钢中时，效果尤为明显。cr元素有利于提高焊缝中针状铁素体含量，减少先共析铁素体，并有细化铁素体晶粒的作用，能显著提高焊缝强度和低温韧性，在本发明实施例的无镀铜er50-g焊丝中将cr含量由≤0.15％控制在0.10～0.25％，能提高焊丝的抗氧化性。但过量的铬含量将会引起碳化物偏析，将导致降低冲击韧性；
铜(cu)是提高焊缝耐蚀性的合金元素之一，可提高焊缝的抗大气腐蚀性。cu在钢的表面富集，表面二次析出的cu与钢之间的阴极接触，能促使钢阳极钝化，并形成保护性较好的锈层；另外，cu在基体与锈层之间形成以cu、p为主要成分的阻挡层，与基体结合牢固，因而具有较好的保护作用。为了充分发挥其耐蚀性，cu含量应大于0.1％。但是cu含量过高会提高产生热裂纹的敏感性，因此，cu含量应小于1％，本发明实施例的cu含量控制在0.30～0.50％；
本发明实施例采用钼、钛、硼作为微合金化元素，没有采用钒、锆和铝。
进一步的，所述er50-g无镀铜焊丝，其中p0.010～0.030％。p是提高钢耐大气腐蚀性能最有效的合金元素之一。当p与cu联合加入钢中时，显示出更好的复合效应，在大气腐蚀条件下，钢中的p是阳极去极化剂，它在钢中能加速钢的均匀溶解和二价fe的氧化速率，有助于在钢表面形成均匀致密保护膜，成为腐蚀介质进入钢基的保护屏障，使钢内部免遭大气腐蚀。
进一步的，所述er50-g无镀铜焊丝，其中s≤0.008％。
进一步的，所述er50-g无镀铜焊丝，其中o≤100ppm，n≤80ppm。
进一步的，所述er50-g无镀铜焊丝，其中c0.03～0.06％，mn1.00～1.6％，ni0.06～0.80％。
进一步的，所述er50-g无镀铜焊丝，其中cr0.10～0.20％。
本发明实施例的er50-g具体化学成分百分比，如表3所示，单位(％)：
表3
其中，表3中单值均为最大值。
本发明实施例的er50-g无镀铜焊丝在大气条件下锈蚀试验结果见表4。试验焊丝长度为200mm，共60件，每周取一件，用10倍放大镜检查。实验条件为室内放置和露天放置，从3月1日月份开始，为期一年；
大气条件下锈蚀试验结果如表4所示：
表4
本发明实施例的er50-g无镀铜焊丝焊接性能试验：存放6个月后的焊丝进行气保焊工艺试验，采用co2％气体作保护，焊丝直径为3.6mm缆式焊丝，试板材料为湖南华菱湘潭钢铁有限公司生产的d36船用钢板，厚度为22mm，60度v形坡口对接焊，分5层焊接，焊接工艺参数如表5所示：
表5
本发明实施例的er50-g无镀铜焊丝机械性能测试结果如表6所示，表中数值均为5个试样的平均值。
表6
本发明实施例er50-g无镀铜焊丝，具有抗大气腐蚀的特性，焊接过程稳定。其焊缝金属力学性能均超过er50-g焊丝的机械性能标准要求值。完全满足500mpa级的大型构件的高强度技术要求，具有良好的冲击韧性。
通过上述内容可以证明，本发明实施例所提供的er50-g无镀铜焊丝在不进行镀铜的情况下具有较好的耐大气腐蚀性能，良好的焊接性能。由于该焊丝不需要进行镀铜，可以大大节约生产成本，为企业带来预想不到的、可观的经济和社会效益。
以上所述，仅为本发明的最佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。