较高韧性钢合金焊缝熔敷物以及用于生产较高韧性钢合金焊缝熔敷物的药芯焊接电极制造技术

本公开涉及被设计为生产较高韧性钢合金焊缝熔敷物的药芯焊接电极，并且涉及较高韧性焊缝熔敷物本身。该焊缝熔敷物可以包含小于0.20(或小于0.15)重量百分数的硅。该药芯焊接电极包含药芯和管状钢带。该药芯可以包含按该电极的重量百分数计0.25％

【技术实现步骤摘要】
较高韧性钢合金焊缝熔敷物以及用于生产较高韧性钢合金焊缝熔敷物的药芯焊接电极


[0001]本公开总体上涉及用于生产较高韧性钢合金焊缝熔敷物的药芯焊接电极，并且涉及较高韧性焊缝熔敷物本身。

技术介绍

[0002]本质上，所有的钢都是铁和碳的混合物，或者更恰当地说，是铁和碳的合金。然而，即使所谓的普通碳素钢也具有少量但指定量的锰和硅以及少量(通常不可避免的)磷和硫。普通碳素钢的碳含量可以高达2.0％，但是这种合金很少见。市售钢的碳含量通常范围是从约0.05％至约1.0％。
[0003]当加热至912℃(1674
°
F)时，铁从一种原子排列变成另一种原子排列的过程称为转变。这种转变不仅发生在纯铁中，也发生在它的许多合金中；每种合金组合物都在其自身的特征温度下转变。正是这种转变使得通过使用精心选择的热处理可以实现高度再现性的各种特性成为可能。
[0004]相图是合金系统中相场和相反应的平衡温度和组成限度的图形表示。在铁-渗碳体系统中，温度垂直地绘制，而组成水平地绘制。铁-渗碳体图(示于图1中)仅涉及铁-碳化铁系统的构成，即在每个温度和组成下存在什么相。
[0005]当钢合金快速冷却时，碳原子不能从铁晶格中有序地逸出。这引起“原子混乱”并导致晶格畸变，从而导致硬度、强度或两者都增加(尽管也有可能增加钢合金的脆性)。如果冷却足够快(例如，在淬火期间)，可能形成被称为马氏体的新组织，尽管这种新组织(铁和渗碳体的聚集体)处于α相。
[0006]尽管普通碳素钢合金在室温下典型地只有三种稳定的相(铁素体、渗碳体和珠光体)，但是通过不同的冷却过程和对合金组成的控制，可以形成许多不同的组织。

技术实现思路

[0007]本公开总体上涉及一种用于生产较高韧性钢合金焊缝熔敷物的药芯焊接电极。
[0008]根据本公开的一个方面，用于生产较高韧性钢合金焊缝熔敷物的药芯焊接电极包含药芯和管状钢带。药芯可以包含按电极的重量百分数计0.25％-0.30％的锆、0.12％-0.18％的铝、0-0.11％的硅、0.46％-0.52％的镁、1.85％-2.05％的锰、0.35％-0.45％的镍、0.004％-0.008％的硼、0.16％-0.22％的氧化钠、7.0％-8.0％的二氧化钛、0-0.50％的二氧化硅、以及0.20％-0.30％的氟化物。氟化物可以选自由以下组成的组：氟化锂、氟化钠、氟化铝、钠冰晶石、氟硅酸钾、特氟龙及其任意组合。管状钢带可以包含按该管状钢带的重量百分数计0.06％-0.10％的碳、0.35％-0.40％的锰以及余量的钢，包括不可避免的杂质。
[0009]根据本公开的另一个方面，可以使用药芯焊接电极(例如在第[0008]段中描述的焊接电极)生产较高韧性钢合金焊缝熔敷物。焊缝熔敷物可以包含按该焊缝熔敷物的重量
百分数计0至0.19％的硅。焊缝熔敷物可以进一步包含按该焊缝熔敷物的重量百分数计0至0.07％的氧、0至0.01％的氮、0至0.03％的铝、0至0.015％的锆、0至0.09％的钛、0至0.012％的钒、0至0.10％的铬、0至0.01％的钼、0至0.003％的钨、0至0.012％的铌、0至0.50％的镍、0.90％至1.60％的锰、0.01％至0.12％的碳、0至0.35％的铜、以及0.0015％至0.0065％的硼。
[0010]应当理解的是，前述总体描述和以下详细描述都描述了各种实施例，并且旨在提供综述或框架，以理解所要求保护的主题的性质和特征。包含这些附图以提供对各种实施例的进一步理解，并且附图被包含在本说明书内、构成本说明书的部分。附图展示了本文所描述的各种实施例，并且与说明书一起用于解释所要求保护的主题的原理和操作。
附图说明
[0011]以下是对附图中描绘的实例的描述。附图不一定按比例绘制，并且出于清晰或简明的目的，附图的某些特征和某些视图可能按比例夸大或示意性示出。
[0012]图1示出了铁-碳相图(也称为铁-碳化铁相图或铁-渗碳体相图)的富含铁端的副本；
[0013]图2示出了药芯焊丝的示例截面；以及
[0014]图3示出了用于使用焊丝电极的药芯焊丝电弧焊(FCAW)的实例焊接设备。
[0015]当结合附图阅读时，将更好地理解前述
技术实现思路
以及以下详细的描述。应当理解的是，权利要求不限于附图中所示的布置和工具。此外，图中所示的外观是可以被采用以实现装置的所述功能的许多装饰性外观之一。
具体实施方式
[0016]在以下详细的描述中，阐述了具体的细节，以便提供对本公开的实施例的全面理解。然而，本领域技术人员将清楚，在没有一些或全部这些特定细节的情况下也可以实践所公开的实例。为简洁起见，可能没有详细描述众所周知的特征或过程。此外，相似或相同的附图标记可以用于标识共同或相似的元件。
[0017]下文将描述本公开的一个或多个具体实施例。为了提供对这些实施例的简洁描述，在说明书中可能没有描述实际实施方式的所有特征。应理解的是，在任何此类实际实施方式的开发中，如同在任何工程或设计项目中，必须做出大量特定于实施方式的决策以实现开发者的特定目标，例如符合与系统相关的和与商业相关的约束，这些限制可能随着实施方式而改变。此外，应理解的是，这样的开发工作可能是复杂和耗时的，但是对于享有本公开益处的普通技术人员而言却将是设计、生产和制造的常规任务。
[0018]当介绍本公开的各种实施例的要素时，冠词“一”、“一个”、“该”和“所述”意在表示存在一个或多个该要素。术语“包含”、“包括”和“具有”旨在是包括性的并且表示除了存在所列出的要素以外还可以存在另外的要素。
[0019]根据本公开，新熔敷的焊缝金属具有新颖且独特的组织。具体地，固体焊缝熔敷金属是铁素体(相)组织的独特组合，该铁素体(相)组织是从奥氏体相组织转变的产物，该奥氏体相组织存在于该组成的起始Ac3转变温度以上。奥氏体组织及其组成，连同冷却速率将决定最终铁素体组织的“品质”。图1示出了铁-碳化铁相图。
[0020]此外，多道次焊缝具有附加的益处，就是将先前熔敷的焊缝的部分重新加热成奥氏体组织。与新熔敷的液体池相比，这种重新加热的区域定向冷却的程度较小。
[0021]焊缝熔敷物的机械特性取决于原始熔敷态的铁素体组织的量和作为再奥氏体化产物的铁素体组织的量(热影响的焊缝金属(HAWM))。
[0022]多道次焊缝金属中HAWM的量是Ac3温度(范围)的直接函数。焊缝金属的Ac3温度越低，产生的HAWM越多。通过焊缝金属的组成来确定Ac3温度。铁素体稳定剂通常提高Ac3转变温度(一个例外是铬，它首先降低Ac3)。奥氏体稳定剂通常降低Ac3转变温度(一个例外是钴，它略微提高Ac3)。
[0023]焊缝熔敷金属的组成很重要，因为在所遇到的冷却速率范围内，下贝氏体铁素体组织是优选的结果。该组成应该产生最低的Ac3温度并且在焊缝金属的熔敷过程中，应在液体中形成夹杂物，从而形成细晶粒的奥氏体。这种特征很重要，因为晶界在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于生产较高韧性钢合金焊缝熔敷物的药芯焊接电极，包含：药芯；以及管状钢带；其中所述药芯包含按所述电极的重量百分数计：0.25％-0.30％的锆，0.12％-0.18％的铝，0-0.11％的硅，0.46％-0.52％的镁，1.85％-2.05％的锰，0.35％-0.45％的镍，0.004％-0.008％的硼，0.16％-0.22％的氧化钠，7.0％-8.0％的二氧化钛，0-0.50％的二氧化硅，以及0.20％-0.30％的氟化物。2.如权利要求1所述的药芯焊接电极，其中所述药芯进一步包含按所述电极的重量百分数计0.08％-0.11％的硅。3.如权利要求1所述的药芯焊接电极，其中所述药芯进一步包含按所述电极的重量百分数计0.42％-0.50％的二氧化硅。4.如权利要求1所述的药芯焊接电极，其中所述氟化物选自由以下组成的组：氟化锂、氟化钠、氟化铝、钠冰晶石、氟硅酸钾、特氟龙及其任意组合。5.如权利要求4所述的药芯焊接电极，其中所述氟化物选自由以下组成的组：氟化锂、钠冰晶石、特氟龙及其任意组合。6.如权利要求1所述的药芯焊接电极，其中所述药芯包含呈硅-锆金属粉末形式的锆和硅。7.如权利要求1所述的药芯焊接电极，其中所述药芯包含呈铝-锆金属粉末形式的铝和锆。8.如权利要求1所述的药芯焊接电极，其中所述药芯中的所述锆、所述铝和所述硅由呈硅-锆和铝-锆金属粉末形式的锆、铝和硅组成。9.如权利要求1所述的药芯焊接电极，其中所述管状钢带包含按所述管状钢带的重量百分数计：0.05％-0.12％的碳，0.30％-0.45％的锰，以及余量的钢，包括不可避免的杂质。10.如权利要求9所述的药芯焊接电极，其中所述管状钢带包含按所述管状钢带的重量百分数计：0.06％-0.10％的碳，...

【专利技术属性】
技术研发人员：马里奥，
申请(专利权)人：霍伯特兄弟有限责任公司，
类型：发明
国别省市：