專利名稱：藥芯焊絲的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適用于由軟鋼、高張力鋼構(gòu)成的鋼板的氣體保護(hù)電弧焊的藥芯焊絲。
背景技術(shù)：
歷來(lái)，在適用于氣體保護(hù)電弧焊的藥芯焊絲中，提出了如下的構(gòu)成。例如，在專利 文獻(xiàn)1中提出了如下的氣體保護(hù)電弧焊用藥芯焊絲，相對(duì)于焊絲總質(zhì)量含有規(guī)定量的Ti02、 SiO2, ZrO2, CaO、Na2O, K2O, F、C、Si、Mn、Al、Mg、P、S、B、Bi，余量時(shí) Fe 和不可避免的雜質(zhì)，并 且，Na20+K20、Mn/Si、Al+Mg 為規(guī)定量。專利文獻(xiàn)1 特開2006-289404號(hào)公報(bào)但是，專利文獻(xiàn)1中記載的焊絲不含有Ti，另外，Mn的含量也少，因此，在鋼板的單 面對(duì)接接頭焊中，存在初層焊接發(fā)生高溫裂紋的問(wèn)題。另外，由于焊絲不含有Al2O3，所以存 在水平角焊的焊道形狀差，或者立向上焊中發(fā)生焊道下垂等全姿勢(shì)焊接中焊接作業(yè)性差的 問(wèn)題。另外，由于焊絲的Mn量和B量少，所以還有焊接金屬的機(jī)械性質(zhì)(韌性)差的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述情況而形成，其目的在于提供耐高溫裂紋性、焊接作業(yè)性以及焊 接金屬的機(jī)械性質(zhì)優(yōu)異的藥芯焊絲。為了解決上述課題，本發(fā)明的藥芯焊絲是在鋼制外皮內(nèi)填充有焊劑的藥芯焊絲， 其中，焊劑相對(duì)于焊絲總質(zhì)量的填充率為10 25質(zhì)量％，相對(duì)于焊絲總質(zhì)量，含有C:
0.03 0. 08質(zhì)量％、Si (根據(jù)焊絲中所含的全部的Si源算出的Si量的總和)0. 10
1.00質(zhì)量％、Mn (根據(jù)焊絲中所含的全部的Mn源算出的Mn量的總和)2. 4 3. 7質(zhì)量％、 Ti 0. 15 1. 00 質(zhì)量％、TiO2 5. 0 8. 0 質(zhì)量％、A1 0. 20 0. 50 質(zhì)量％、Al2O3 0. 05 0. 50質(zhì)量％、B 0. 003 0. 020質(zhì)量％。Mg 0. 3 1. 0質(zhì)量％，余量是鐵和不可避免的雜 質(zhì)，并且，滿足(4XTi+10XAl-3XSi)彡1. 0的關(guān)系，在所述關(guān)系式中，(Ti)是根據(jù)所述焊 絲中含有的所述Ti和所述TiO2中的所述Ti算出的Ti量。根據(jù)所述構(gòu)成，焊劑相對(duì)于焊絲總質(zhì)量的填充率為規(guī)定量，即相對(duì)于焊絲總質(zhì) 量，含有規(guī)定量的C、Si、Mn、Ti、TiO2, Al、A1203、B和Mg，由此，在焊接時(shí)，能夠抑制飛濺的 發(fā)生，抑制煙塵的發(fā)生，改善焊渣剝離性，并且，提高焊接接頭(焊接金屬)的機(jī)械性質(zhì)， 并且，抑制初層焊接部的高溫裂紋。另外，Ti量、Al量和Si量滿足規(guī)定的關(guān)系，即滿足 (4XTi+10XAl-3XSi)彡1. 0，由此，焊接時(shí)Ti有助于脫氧反應(yīng)，能夠?qū)⒑附咏饘僦挟a(chǎn)生的 夾雜物的組成控制為對(duì)核生成有促進(jìn)效果的Ti系氧化物組成。其結(jié)果，能夠使焊接金屬的 凝固組織微細(xì)化，提高高溫裂紋的抑制作用。另外，第二發(fā)明的藥芯焊絲，相對(duì)于焊絲總質(zhì)量含有以稀土類元素?fù)Q算值計(jì)0.5 質(zhì)量％以下的稀土類化合物的一種或兩種以上。根據(jù)所述構(gòu)成，相對(duì)于焊絲總質(zhì)量含有規(guī)定量的稀土類化合物的一種或兩種以 上，由此，提高Ti對(duì)焊接金屬的成功率，能夠?qū)⒑附咏饘僦挟a(chǎn)生的夾雜物的組成控制為對(duì)核生成有促進(jìn)效果的Ti系氧化物組成。其結(jié)果，能夠使焊接金屬的凝固組織微細(xì)化，提高 高溫裂紋的抑制作用。根據(jù)第一發(fā)明的藥芯焊絲，焊劑填充率為規(guī)定量，即含有規(guī)定量的C、Si、Mn、Ti、 Ti02、Al、Al203、B和Mg，并且藥芯焊絲中所含的Ti量、Al量和Si量滿足規(guī)定的關(guān)系，由此， 單面對(duì)接接頭焊的初層焊接部中的耐高溫裂紋性優(yōu)異，并且，全姿勢(shì)焊接中的焊接作業(yè)性 (包括焊道外觀)以及焊接金屬的機(jī)械特性優(yōu)異。其結(jié)果是能夠提供品質(zhì)優(yōu)異的焊接制品。根據(jù)第二發(fā)明的藥芯焊絲，含有規(guī)定量的稀土類化合物的一種或兩種以上，由此， 單面對(duì)接接頭焊的初層焊接部中的耐高溫裂紋性優(yōu)異，并且，全姿勢(shì)焊接中的焊接作業(yè)性 (包括焊道外觀)以及焊接金屬的機(jī)械特性優(yōu)異。其結(jié)果是能夠提供品質(zhì)更優(yōu)異的焊接制
品 ο


圖1(a) (d)是表示本發(fā)明的藥芯焊絲的構(gòu)成的截面圖。圖2是表示用于耐高溫裂紋性的評(píng)價(jià)的焊接母材的坡口形狀的截面圖。符號(hào)的說(shuō)明1藥芯焊絲(焊絲)2鋼制外皮3 焊劑4 接頭11接母材12耐火物13 鋁帶
具體實(shí)施例方式對(duì)本發(fā)明的藥芯焊絲進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。圖1(a) (d)是表示藥芯焊絲的構(gòu)成的截 面圖。如圖1(a) (d)所示，藥芯焊絲(以下稱為焊絲)1由形成為筒狀的鋼制外皮2 和填充在該筒內(nèi)的焊劑3構(gòu)成。另外，焊絲1可以是圖1(a)所示的在無(wú)縫鋼制外皮2的筒 內(nèi)填充有焊劑3的無(wú)縫型，也可以是圖1 (b) (d)所示的在有接縫4的鋼制外皮2的筒內(nèi) 填充有焊劑3的有縫型。而且，焊絲1的焊劑填充率為規(guī)定量，即含有規(guī)定量的C、Si、Mn、Ti、TiO2, Al、 A1203、B、Mg和稀土類化合物，余量是鐵和不可避免的雜質(zhì)，并且，Ti量、Al量和Si量滿足 規(guī)定的關(guān)系(具體地說(shuō)，(4XTi+10XAl-3XSi)為規(guī)定值以上)。以下，對(duì)焊絲成分(焊劑填充率和成分量)的數(shù)值范圍及其限定理由進(jìn)行說(shuō)明。焊 絲填充率以填充在鋼制外皮2內(nèi)的焊劑3的質(zhì)量相對(duì)于焊絲1 (鋼制外皮2+焊劑3)的總 質(zhì)量的比率進(jìn)行規(guī)定。另外，成分含量以鋼制外皮2和焊劑3的成分量的總和表示，以焊絲 1(鋼制外皮2+焊劑3)中所含的各成分的質(zhì)量相對(duì)于焊絲1的總質(zhì)量的比率規(guī)定。還有， 在構(gòu)成焊絲1的成分中，C、Si、Mn、Ti、Ti02、Al、Al203、B、Mg和稀土類化合物無(wú)論從鋼制外 皮2添加，還是從焊劑3添加，只要在鋼制外皮2和焊劑3的至少一個(gè)中添加即可。
(焊劑填充率10 25質(zhì)量％)在焊劑填充率低于10質(zhì)量％時(shí)，電弧穩(wěn)定性變差，飛濺產(chǎn)生量增加，焊接作業(yè)性 降低。另外，在焊劑填充率超過(guò)25質(zhì)量％時(shí)，焊絲的斷線等發(fā)生，生產(chǎn)性顯著劣化。(C :0· 03 0. 08 質(zhì)量％ )C為了確保焊接部的淬火性而添加。C量低于0.03質(zhì)量％時(shí)，由于淬火性不足，所 以焊接部的強(qiáng)度(抗拉強(qiáng)度)、韌性(吸收能)不足。另外，低C量會(huì)導(dǎo)致焊接部(初層焊 接部)發(fā)生高溫裂紋。C量超過(guò)0. 08質(zhì)量％時(shí)，焊接時(shí)的飛濺發(fā)生量或煙塵發(fā)生量增加，焊 接操作性降低。另外，作為被焊接材的鋼材的C量多時(shí)，焊接部(焊接金屬)的C量變多。 而且，C成為引起包晶反應(yīng)的區(qū)域時(shí)，焊接部(初層焊接部)容易發(fā)生高溫裂紋。還有，作 為C源，例如使用鋼制外皮、Fe-Mn等的合金粉、鐵粉等。(Si 0. 10 1. 00質(zhì)量％ )Si為了確保焊接部的延展性，維持焊道形狀而添加。Si量低于0. 10質(zhì)量％時(shí)，焊 接部的延展性(拉伸率)不足。另外，焊道形狀變差，特別是立向上焊時(shí)焊道下垂，焊接作 業(yè)性降低。Si量超過(guò)1.00質(zhì)量％時(shí)，焊接部(初層焊接部)發(fā)生高溫裂紋。在此，所謂Si 量是根據(jù)焊絲1中含有的全部的Si源算出的Si量的總和。還有，作為Si源例如使用鋼制 外皮、Fe-Si、Fe-Si-Mn等合金，K2SiF6等的氟化物，鋯砂，硅砂，長(zhǎng)石等的氧化物。(Mn :2· 4 3. 7 質(zhì)量％ )Mn為了確保焊接部的淬火性而添加。Mn量低于2. 4質(zhì)量％時(shí)，焊接部的淬火性不 足，韌性下降。另外，與作為不可避免的雜質(zhì)含有的S結(jié)合而得到的MnS量也變少。MnS產(chǎn) 生的高溫裂紋的抑制作用變小，在焊接部(初層焊接部)發(fā)生高溫裂紋。Mn量超過(guò)3. 7質(zhì) 量％時(shí)，焊接部的強(qiáng)度過(guò)大，韌性不足。林外，在焊接部發(fā)生低溫裂紋。在此，所謂Mn量是根 據(jù)焊絲1中含有的全部的Mn源算出的Mn量的總和。還有，作為Mn源例如使用鋼制外皮、 Mn金屬粉、Fe-Mn、Fe-Si-Mn等合金。(Ti 0. 15 1. 00 質(zhì)量％，優(yōu)選為 0. 20 1. 00 質(zhì)量％ )Ti (金屬Ti)為了改善焊接部(初層焊接部)的耐高溫裂紋性而添加。Ti (金屬 Ti)在焊接時(shí)有助于脫氧反應(yīng)，能夠?qū)⒑附咏饘僦械膴A雜物控制為Ti系氧化物組成，其結(jié) 果，能夠使焊接接頭(焊接金屬)的凝固組織微細(xì)，改善焊接部(初層焊接部)的高溫裂紋 抑制作用。Ti量(金屬Ti)低于0. 15質(zhì)量％時(shí)，焊接部(初層焊接部)發(fā)生高溫裂紋。Ti 量(金屬Ti)超過(guò)1.00質(zhì)量％時(shí)，焊接金屬再熱部容易成為硬且脆的貝氏體、馬氏體，韌性 下降。另外，焊接時(shí)的飛濺發(fā)生量變多，焊接作業(yè)性降低。還有，作為Ti源，例如使用鋼制 外皮、Fe-Ti等的合金粉。(TiO2 :5· 0 8. 0 質(zhì)量％ )TiO2(Ti氧化物)為了確保全姿勢(shì)焊接性而添加。TiO2量(Ti氧化物)低于5. 0 質(zhì)量％時(shí)，在立向上焊中焊道下垂，焊接作業(yè)性降低。TiO2量(Ti氧化物)超過(guò)8.0質(zhì)量％ 時(shí)，焊接時(shí)的焊渣剝離性劣化，焊接作業(yè)性降低。另外，焊劑3的體積比重變小，生產(chǎn)性劣 化。還有，作為TiO2源例如使用金紅石等。(Al 0. 20 0. 50 質(zhì)量％，優(yōu)選為 0. 20 0. 40 質(zhì)量％ )Al是強(qiáng)脫氧劑，從焊接接頭(焊接金屬)中生成的夾雜物中還原由比Al脫氧性 弱的Si構(gòu)成的SiO2，能夠?qū)A雜物的組成控制為對(duì)核生成有促進(jìn)效果的Ti系氧化物組成 的夾雜物。其結(jié)果，能夠使焊接金屬的凝固組織微細(xì)。另外，使焊接金屬的氧量下降，Mn的
5存留量穩(wěn)定，改善焊接部(初層焊接部)的高溫裂紋抑制作用，韌性也穩(wěn)定化。Al量低于 0.20質(zhì)量％時(shí)，脫氧不充分，焊接部(初層焊接部)發(fā)生高溫裂紋。另外，韌性也降低。Al 量超過(guò)0.50質(zhì)量％時(shí)，焊接時(shí)的飛濺發(fā)生量變多，焊接作業(yè)性下降。還有，作為Al源例如 使用鋼制外皮、Al金屬粉、Fe-Al、Al-Mg等的合金粉。(Al2O3 0. 05 0. 50 質(zhì)量％，優(yōu)選為 0. 05 0. 40 質(zhì)量％ )Al2O3是為了水平角焊姿勢(shì)的焊道形狀，防止立向上姿勢(shì)的焊道下垂而添加。Al2O3 量低于0. 05質(zhì)量％時(shí)，水平角焊姿勢(shì)的焊道形狀變差，另外，立向上焊的焊道下垂發(fā)生，焊 接作業(yè)性降低。Al2O3量超過(guò)0. 50質(zhì)量％時(shí)，焊接時(shí)的焊渣剝離性劣化，焊接作業(yè)性降低。 還有，作為Al2O3源例如使用氧化鋁和長(zhǎng)石等的復(fù)合氧化物。(B :0· 003 0. 020 質(zhì)量％ )B中的溶存B在γ晶界偏析，具有抑制初析鐵素體的生成的效果，對(duì)于改善焊接金 屬的韌性有效。B量低于0. 003質(zhì)量％時(shí)，大部分的B形成BN固定化為氮化物，抑制初析鐵 素體的生成的效果喪失，不能得到改善韌性的效果。B量超過(guò)0. 020質(zhì)量％時(shí)，焊接金屬的 高溫裂紋容易發(fā)生。還有，作為B源例如使用Fe-B、粉化B等的合金。(Mg :0· 3 1. 0 質(zhì)量％ )Mg是強(qiáng)脫氧劑，使焊接金屬的氧量下降，Mn的存留量穩(wěn)定，改善高溫裂紋抑制作 用，韌性也穩(wěn)定化。Mg量低于0.3質(zhì)量％時(shí)，脫氧不充分，焊接部(初層焊接部)發(fā)生高溫 裂紋。另外，韌性也降低。Mg量超過(guò)1.0質(zhì)量％時(shí)，飛濺發(fā)生量變多。另外，通過(guò)添加Mg提 高Ti在焊接金屬中的存留量，能夠降低實(shí)質(zhì)上Ti的使用量。另外，Ti在焊接金屬中的存留 量提高，能夠?qū)⒑附咏饘僦械膴A雜物控制為對(duì)核生成促進(jìn)有效的Ti系氧化物組成。還有， 作為Mg源例如使用金屬M(fèi)g、Al-Mg, Fe-Si-Mg等金屬粉、合金粉。((4XTi+10XAl-3XSi) ^ 1.0)通過(guò)將焊絲1中所含的Ti量(金屬Ti)控制在規(guī)定的范圍內(nèi)，在焊接時(shí)Ti (金屬 Ti)有助于脫氧反應(yīng)，能夠?qū)⒑附咏宇^(焊接金屬)中生成的夾雜物的組成控制為對(duì)核生成 促進(jìn)有效的Ti系氧化物組成。其結(jié)果，能夠使焊接金屬的凝固組織微細(xì)，能夠顯著改善高 溫裂紋抑制作用。另外，對(duì)于對(duì)核生成促進(jìn)有效的Ti系氧化物組成，優(yōu)選不含有降低夾雜 物融點(diǎn)的Si02。另外，Al是強(qiáng)脫氧劑，還原由比Al脫氧性弱的Si構(gòu)成的SiO2，具有能夠?qū)?夾雜物的組成控制為對(duì)核生成有促進(jìn)效果的Ti系氧化物組成的夾雜物的效果。為此，通過(guò) 規(guī)定焊絲1中所含的Ti量(金屬Ti)、Al量以及Si量的關(guān)系，能夠?qū)i系氧化物組成通 過(guò)凝固組織微細(xì)化控制為有效的組成，對(duì)于焊接金屬的凝固組織在高溫裂紋抑制作用的改 善中也能夠形成優(yōu)選的形態(tài)。(4XTi+10XAl_3XSi) < 1.0時(shí)，焊接接頭的凝固組織不會(huì)微細(xì)化。因此， (4XTi+10XAl-3XSi)彡 1. 0。還有，公式(4XTi+10XAl_3XSi)是為了將焊絲 1 中所含 的Ti量控制為規(guī)定的范圍，而通過(guò)經(jīng)驗(yàn)、試驗(yàn)得出的公式。在此，(Ti)是根據(jù)所述焊絲1中含有的所述Ti和所述TiO2中的所述Ti (金屬Ti) 算出的Ti量，不包括根據(jù)焊絲1中所含的所述TiO2算出(換算)的Ti量。另外，所謂(Si)是根據(jù)焊絲1中含有的全部的所述Si源算出的Si量的總和。還 有，所述SiO2作為Si源使用，例如包含于鋯砂、硅砂、長(zhǎng)石等的氧化物。(Fe)
余量Fe相當(dāng)于構(gòu)成鋼制外皮2的Fe，和/或在焊劑3中添加的鐵粉、合金粉的Fe。(不可避免的雜質(zhì))作為余量的不可避免的雜質(zhì)，能夠例舉S、P、Ni、0、Zr等，可以在不妨礙本發(fā)明的 效果的范圍內(nèi)含有。S量、P量、Ni量、0量、ττ量分別優(yōu)選為0. 050質(zhì)量％以下，是鋼制外 皮2和焊劑3中的各成分量的總和。還有，鋼制外皮2和焊劑3以焊絲制作時(shí)所述焊絲成分(成分量)在所述范圍內(nèi) 的方式選擇鋼制外皮2和焊劑3的各成分(各成分量)。另外，可以在焊絲1的表面鍍Cu，相對(duì)于焊絲總質(zhì)量，可以含有0. 35質(zhì)量％以下的 Cu。(稀土類化合物以稀土類元素?fù)Q算值計(jì)0.5質(zhì)量％以下)稀土類元素是強(qiáng)脫氧劑，適量的添加可以提高Ti在焊接金屬中的存留量，降低實(shí) 質(zhì)上Ti的使用量。另外，Ti在焊接金屬中的存留量提高，能夠?qū)⒑附咏饘僦械膴A雜物控制 為對(duì)核生成促進(jìn)有效的Ti系氧化物組成。但是，其含量以稀土類元素?fù)Q算值計(jì)超過(guò)0. 5質(zhì) 量％時(shí)，飛濺發(fā)生量變多，電弧變得不穩(wěn)定，焊道外觀不良。本發(fā)明的所謂稀土類元素是指Sc、Y和原子編號(hào)57(La)至71(Lu)的元素。另外， 所謂稀土類化合物是指稀土類元素的氧化物(包括Nd203、La203、Y2O3> CeO3> Ce203、Sc2O3等 的單體的氧化物和它們的符合氧化物以及獨(dú)居石、氟碳鈰礦、褐簾石、硅藻土、磷釔礦、硅鈹 釔礦等的稀土類氧化物的礦石)、氟化物(CeF3、LnF3> PmF3> SmF3> GdF3> TbF3等)以及合金 (稀土類元素-Fe、稀土類元素-Fe-B、稀土類元素-Fe-Co、稀土類元素_Fe_Si、稀土類元 素-Ca-Si等)、稀土金屬合金。實(shí)施例對(duì)于本發(fā)明的藥芯焊絲，比較滿足本發(fā)明的要件的實(shí)施例和不滿足本發(fā)明的要件 的比較例具體地進(jìn)行說(shuō)明。在鋼制外皮(鋼使用的是含有C :0. 03質(zhì)量％、Si :0.02質(zhì)量％、1111:0.25質(zhì)量％、 P :0.010質(zhì)量％、S :0. 007質(zhì)量％，余量是Fe和不可避免的雜質(zhì))中填充焊劑，制成由表1、 2中所示的焊絲成分構(gòu)成的焊絲徑1. 2mm的圖1 (b)所示的焊絲1 (實(shí)施例No. 1 25，比 較例No. 26 49)。還有，焊絲成分通過(guò)如下的測(cè)定方法測(cè)定、算出。C量通過(guò)“紅外線吸收法”測(cè)定。Si量、Mn量、B量、Mg量和稀土類化合物量(稀 土類元素量)是將焊絲全量溶解，通過(guò)“ICP發(fā)光分光分析法”測(cè)定。還有，作為稀土類化合 物使用稀土金屬合金，測(cè)定稀土類元素(Ce、La)。TiO2量(作為TiO2等存在，不含F(xiàn)e-Ti等)通過(guò)酸分解法測(cè)定。在酸分解法中使 用的溶劑使用王水，溶解焊絲全量。由此，焊絲1中所含的Ti源(Fe-Ti等)溶解于王水， 但由于TiO2源(TiO2等)不溶于王水，所以殘留。使用過(guò)濾器(濾紙為5C的細(xì)度)將該溶 液濾過(guò)，將過(guò)濾器中的殘?jiān)D(zhuǎn)移到鎳制的甘鍋，用氣體加熱器加熱、灰化。接著添加堿性溶 劑(氫氧化鈉和過(guò)氧化鈉的混合物)，再次用氣體加熱器加熱溶解殘?jiān)＝又?，添?8質(zhì) 量％鹽酸使熔解物溶液化后，轉(zhuǎn)移到燒瓶中，再加入純水混合得到分析液。通過(guò)“ICP發(fā)光 分光分析法”測(cè)定分析液中的Ti濃度。將該Ti濃度換算成TiO2量，算出TiO2量。Ti量(作為Fe-Ti等存在，不含TiO2等)通過(guò)“酸分析法”，在王水中溶解焊絲全
7量，過(guò)濾不溶的TiO2源(TiO2等)，將該溶液作為焊絲1中所含的Ti源(Fe-Ti等)，通過(guò) "ICP發(fā)光分光分析法”求得存在的Ti量(Fe-Ti等)。Al2O3量(作為氧化鋁和長(zhǎng)石等的復(fù)合氧化物存在，不包括Al金屬粉等的合金粉) 通過(guò)“酸分析法”測(cè)定。在酸分解法中使用的溶劑使用王水，溶解焊絲全量。由此，焊絲1中 所含的Al源(Al金屬粉等的合金粉)溶于王水，但由于Al2O3源(氧化鋁和長(zhǎng)石等的復(fù)合 氧化物)不溶于王水，所以殘留。使用過(guò)濾器(濾紙為5C的細(xì)度)將該溶液濾過(guò)，將過(guò)濾 器中的殘?jiān)D(zhuǎn)移到鎳制的甘鍋，用氣體加熱器加熱、灰化。接著添加堿性溶劑(氫氧化鈉和 過(guò)氧化鈉的混合物)，再次用氣體加熱器加熱溶解殘?jiān)＝又?，添?8質(zhì)量％鹽酸使熔解物 溶液化后，轉(zhuǎn)移到燒瓶中，再加入純水混合得到分析液。通過(guò)“ ICP發(fā)光分光分析法”測(cè)定分 析液中的Al濃度。將該Al濃度換算成Al2O3量，算出Al2O3量。Al量(作為Al金屬粉等的合金粉存在，不含氧化鋁和長(zhǎng)石等的復(fù)合氧化物)通 過(guò)“酸分析法”，在王水中溶解焊絲全量，過(guò)濾不溶的Al2O3源(氧化鋁和長(zhǎng)石等的復(fù)合氧化 物)，將該溶液作為焊絲1中所含的Al源(Al金屬粉等的合金粉)，通過(guò)“ICP發(fā)光分光分 析法”求得存在的Al量(Al金屬粉等的合金粉)。表 1 (注)余量是Fe和不可避免的額雜質(zhì)。(注)稀土類化合物是以稀土類元素?fù)Q算的值表示。表2 (注)余量是Fe和不可避免的額雜質(zhì)。(注)稀土類化合物是以稀土類元素?fù)Q算的值表示。使用制作成的焊絲1，用如下的方法對(duì)耐高溫裂紋性、機(jī)械特性(抗拉強(qiáng)度、吸收 能)、焊接作業(yè)性進(jìn)行評(píng)價(jià)?；谠撛u(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行實(shí)施例和比較例的焊絲1的綜合評(píng)價(jià)。
(耐高溫裂紋性)將由JIS G3106 SM400B 鋼(含有 C :0· 12 質(zhì)量％、Si :0· 2 質(zhì)量％、Mn 1. 1 質(zhì)量％、 P 0. 008質(zhì)量％、S 0. 003質(zhì)量％，余量是Fe和不可避免的雜質(zhì))構(gòu)成的焊接母材，以表3 所示的焊接條件進(jìn)行單面焊接(向下對(duì)接焊)。表 3 圖2是表示用于耐高溫裂紋性的評(píng)價(jià)的焊接母材的坡口形狀的截面圖。如圖2所 示，焊接母材11具有V形坡口，在該V形坡口的背面設(shè)有由陶瓷制的耐火物12和鋁帶13 等構(gòu)成的襯墊材。而且，坡口角度為35°配置有襯墊材的部分的根間距為4mm。焊接結(jié)束后，對(duì)初層焊接部(除去焊口部)通過(guò)X射線透過(guò)試驗(yàn)(JISZ3104)確認(rèn) 有無(wú)內(nèi)部裂紋，測(cè)定裂紋發(fā)生部分的總長(zhǎng)，算出裂紋率。在此，裂紋率是通過(guò)裂紋率W=(裂 紋發(fā)生部分的總長(zhǎng))/(初層焊接部長(zhǎng)度(除去焊口部))χιοο而算出。用該裂紋率評(píng)價(jià)耐 高溫裂紋性。其結(jié)果在表4、5中顯示。還有，評(píng)價(jià)基準(zhǔn)為，焊接電流240A時(shí)裂紋率為0%且焊接電流260A時(shí)裂紋率為 0%且焊接電流280A時(shí)裂紋率為0%時(shí)，為“極優(yōu)異◎◎”，焊接電流240A時(shí)裂紋率為0% 且焊接電流260A時(shí)裂紋率為0%且焊接電流280A時(shí)裂紋率為5%以下時(shí)，為“更優(yōu)異◎”， 焊接電流240A時(shí)裂紋率為0%且焊接電流260A時(shí)裂紋率為5%以下且焊接電流280A時(shí)裂 紋率為大于5%但在10%以下時(shí)，為“優(yōu)異〇 ◎”，焊接電流240A時(shí)裂紋率為0%且焊接 電流260A時(shí)裂紋率為大于5%且焊接電流280A時(shí)裂紋率為大于10%時(shí)，為“良好〇”，焊 接電流240A時(shí)有裂紋且焊接電流260A時(shí)有裂紋且焊接電流280A時(shí)有裂紋時(shí)，為“差X ”。(機(jī)械特性)基于JISZ3313評(píng)價(jià)抗拉強(qiáng)度、0°C吸收能(韌性)。其結(jié)果在表4、5中顯示。還有，抗拉強(qiáng)度的評(píng)價(jià)基準(zhǔn)為490MPa以上640MPa以下時(shí)為“優(yōu)異〇”，低于 490MPa或者超過(guò)640MPa時(shí)為“差X ”。另外，0°C吸收能的評(píng)價(jià)基準(zhǔn)為60J以上時(shí)為“優(yōu) 異〇”，低于60J時(shí)為“差X ”。另外，基于JISZ3313評(píng)價(jià)拉伸率時(shí)，其評(píng)價(jià)基準(zhǔn)為在22% 以上時(shí)為“優(yōu)異:〇”，低于22%時(shí)為“差:X，，。(焊接作業(yè)性)使用與耐高溫裂紋性同樣的焊接母材，進(jìn)行向下角焊、水平角焊、立向上角焊、立 向下角焊4中焊接，評(píng)價(jià)作業(yè)性。在此，向下角焊試驗(yàn)、水平角焊試驗(yàn)和立向下角焊試驗(yàn)的 焊接條件與所述耐高溫裂紋性同樣(參照表3)。立向上角焊試驗(yàn)的焊接條件為焊接電流 200 220A，電弧電壓24 27V。其結(jié)果在表4、5中顯示。還有，評(píng)價(jià)基準(zhǔn)為在飛濺發(fā)生、煙塵發(fā)生、焊道下垂、焊道外觀等的焊接不良不發(fā) 生時(shí)為“優(yōu)異〇”，焊接不良發(fā)生時(shí)為“差X ”。(綜合評(píng)價(jià))
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綜合評(píng)價(jià)的評(píng)價(jià)基準(zhǔn)為，在所述評(píng)價(jià)項(xiàng)目中，耐高溫裂紋性為“ ◎◎或◎，，且機(jī)械 特性和焊接作業(yè)性為“〇”時(shí)，為“更為優(yōu)異◎ ”，耐高溫裂紋性為“〇 ◎”且機(jī)械特性和 焊接作業(yè)性為“〇”時(shí)，為“優(yōu)異〇 ◎”，耐高溫裂紋性為“〇”且機(jī)械特性和焊接作業(yè)性 為“〇”時(shí)，為“良好〇”，所述評(píng)價(jià)項(xiàng)目至少一個(gè)為“ X ”時(shí)，為“差X ”。其結(jié)果在表4、5中顯示。表 4 表 5

如表1、4所示，實(shí)施例(No. 1 25)由于全部的焊絲滿足本發(fā)明的范圍，所以耐高 溫裂紋性、機(jī)械特性和焊接作業(yè)性全部?jī)?yōu)異(或良好)，綜合評(píng)價(jià)也優(yōu)異(或良好)。如表2、5所示，比較例(No. 26)由于C量低于下限值，所以耐高溫裂紋性和機(jī)械特 性差，綜合評(píng)價(jià)也差。比較例(No. 27)由于C量超過(guò)上限值，所以焊接作業(yè)性差，綜合評(píng)價(jià) 也差。比較例(No. 28)由于Si量低于下限值，所以焊接作業(yè)性差，綜合評(píng)價(jià)也差。比較例 (No. 29)由于Si量超過(guò)上限值，所以耐高溫裂紋性差，綜合評(píng)價(jià)也差。比較例(No.30)由于Mn量低于下限值，所以耐高溫裂紋性和機(jī)械特性差，綜合評(píng) 價(jià)也差。比較例(No.31)由于Mn量超過(guò)上限值，所以機(jī)械特性和焊接作業(yè)性差，綜合評(píng)價(jià) 也差。比較例(No. 32)由于Ti量低于下限值，所以耐高溫裂紋性差，綜合評(píng)價(jià)也差。比較 例(No. 33)由于Ti量超過(guò)上限值，所以機(jī)械特性和焊接作業(yè)性差，綜合評(píng)價(jià)也差。比較例(No. 34)由于TiO2量低于下限值，所以焊接作業(yè)性差，綜合評(píng)價(jià)也差。比較例(No. 35)由于TiO2量超過(guò)上限值，所以焊接作業(yè)性差，綜合評(píng)價(jià)也差。比較例(No. 36)由 于Al量低于下限值，所以耐高溫裂紋性和機(jī)械特性差，綜合評(píng)價(jià)也差。比較例(No. 37)由 于Al量超過(guò)上限值，所以焊接作業(yè)性差，綜合評(píng)價(jià)也差。比較例(No. 38)由于Al2O3量低于下限值，所以焊接作業(yè)性差，綜合評(píng)價(jià)也差。比較 例(No. 39)由于Al2O3量超過(guò)上限值，所以焊接作業(yè)性差，綜合評(píng)價(jià)也差。比較例(No. 40)由 于B量低于下限值，所以機(jī)械特性差，綜合評(píng)價(jià)也差。比較例(No. 41)由于B量超過(guò)上限值， 所以耐高溫裂紋性差，綜合評(píng)價(jià)也差。比較例(No. 42.No. 43.No. 44)由于焊1中所含的Ti 量(金屬Ti)和焊絲1中所含的Al量和焊絲1中所含的Si量不滿足(4 X Ti+10 X Al-3 X Si) 的下限值，所以耐高溫裂紋性差，綜合評(píng)價(jià)也差。比較例(No. 45)由于焊劑填充率低于下限值，所以焊接作業(yè)性差，綜合評(píng)價(jià)也差。 比較例(No. 46)由于焊劑填充率超過(guò)上限值，所以在焊絲生產(chǎn)中發(fā)生斷線，綜合評(píng)價(jià)差。比 較例(No. 47)由于Mg量低于下限值，所以耐高溫裂紋性和機(jī)械特性差，綜合評(píng)價(jià)也差。比 較例(No. 48)由于Mg量超過(guò)上限值，所以焊接作業(yè)性差，綜合評(píng)價(jià)也差。比較例(No. 49) 由于稀土類化合物量超過(guò)上限值，所以焊接作業(yè)性差，綜合評(píng)價(jià)也差。根據(jù)以上的結(jié)果確認(rèn)到，實(shí)施例(No. 1 25)與比較例(No. 26 49)相比，作為 藥芯焊絲1優(yōu)異。
權(quán)利要求
一種藥芯焊絲，是在鋼制外皮內(nèi)填充有焊劑的藥芯焊絲，其特征在于，焊劑相對(duì)于焊絲總質(zhì)量的填充率為10～25質(zhì)量％，相對(duì)于焊絲總質(zhì)量，含有C0.03～0.08質(zhì)量％、Si0.10～1.00質(zhì)量％、Mn2.4～3.7質(zhì)量％、Ti0.15～1.00質(zhì)量％、TiO25.0～8.0質(zhì)量％、Al0.20～0.50質(zhì)量％、Al2O30.05～0.50質(zhì)量％、B0.003～0.020質(zhì)量％、Mg0.3～1.0質(zhì)量％，余量是鐵和不可避免的雜質(zhì)，其中，所述Si的含量是根據(jù)焊絲中所含的全部的Si源算出的Si量的總和，所述Mn的含量是根據(jù)焊絲中所含的全部的Mn源算出的Mn量的總和，并且，滿足(4×Ti+10×Al 3×Si)≥1.0的關(guān)系式，在所述關(guān)系式中，(Ti)是根據(jù)所述焊絲中含有的所述Ti和所述TiO2中的所述Ti算出的Ti量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的藥芯焊絲，其特征在于，相對(duì)于焊絲總質(zhì)量，含有以稀土類元 素?fù)Q算值計(jì)為0. 5質(zhì)量％以下的一種或兩種以上的稀土類化合物。
全文摘要
本發(fā)明提供耐高溫裂紋性、焊接作業(yè)性以及焊接金屬的機(jī)械性質(zhì)優(yōu)異的藥芯焊絲。該藥芯焊絲是在鋼制外皮內(nèi)填充有焊劑的藥芯焊絲，其中，焊劑相對(duì)于焊絲總質(zhì)量的填充率為10～25質(zhì)量％，相對(duì)于焊絲總質(zhì)量，含有C0.03～0.08質(zhì)量％、Si0.10～1.00質(zhì)量％、Mn2.4～3.7質(zhì)量％、Ti0.15～1.00質(zhì)量％、TiO25.0～8.0質(zhì)量％、Al0.20～0.50質(zhì)量％、Al2O30.05～0.50質(zhì)量％、B0.003～0.020質(zhì)量％。Mg0.3～1.0質(zhì)量％，余量是鐵和不可避免的雜質(zhì)，并且，滿足(4×Ti+10×Al-3×Si)≥1.0的關(guān)系，在所述關(guān)系式中，(Ti)是根據(jù)所述焊絲中含有的所述Ti和所述TiO2中的所述Ti算出的Ti量。
文檔編號(hào)B23K35/368GK101890597SQ201010176119
公開日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月20日
發(fā)明者坂本浩一, 島本正樹, 柿崎智紀(jì), 石田齊, 笹倉(cāng)秀司 申請(qǐng)人:株式會(huì)社神戶制鋼所