药芯焊丝焊接冶金

钛-氟-原位反应渣系冶金分析
微合金化元素Nb、V由母材引入焊缝 焊缝金属中的Nb对其韧性的有害作用为较多的研
究者所共识。 用HH907FCW药芯焊丝焊接含微Nb的连铸907A
钢时，熔敷金属的-40℃冲击功满足≥34J的指标要 求，而对接接头焊缝的-40℃冲击功却时有不满足 ≥34J的指标要求。 这是由于焊缝金属含有从母材进入的微量Nb—— 减少焊缝中针状铁素体的含量。
钛-氟-原位反应渣系冶金分析
有缝药芯焊丝必须解决开包吸 潮的问题，这样才能做到真正 意义上的抗裂、抗气孔的问题。
钛-氟-原位反应渣系冶金分析
在焊丝制作时，可以通过高温将药 芯中矿物分子的吸附水、结晶水去 除；
如果不对这些失水的矿物分子实行 有效的屏蔽，它们对水具有极强的 吸引力，将把这些被除掉的水重新 吸回来。成品焊丝一旦再吸水则无 法去除。
钛-氟-原位反应渣系冶金分析
当今药芯焊丝的制作，所有原材料的含C量已经 很低，如所用主材料的钢带的含C量往往降至 0.03（wt%）以下。原材料中C含量的降低，加上 焊缝中的强碳化物形成元素的存在，使得焊缝中 的微量Nb以碳化物（NbC）析出的可能性降低。 这样一来，将增加微量Nb的固溶效果。
而Nb的固溶将刺激脆性组织板条铁素体的生长， 削弱韧性组织针状铁素体的生长，导致韧性，特 别是低温韧性的恶化。
药芯焊丝焊接冶金的 有关问题
一、关于药芯焊丝渣系
如同好的熔渣可以炼好钢 焊接熔渣决定了药芯焊丝 的焊接性能与质量
渣 熔渣的主成分架构称为
炼钢
系
渣系是药芯配方设计依托 焊接
二、我国药芯焊丝渣系概况
我国药芯焊丝所采用的渣系概况
生产厂家
武汉铁锚
天津金桥 北京安泰 天津三英 北京大红门 广东福维德
主要生产品种所采用的渣系
但钛型渣系药芯焊丝始终存在抗裂、抗气孔性 差的问题。
钛型渣系冶金分析
由于氢是裂纹、气孔
的根源，必须最大限
度去氢
立
而去氢的最有效手段 向
是渣系引入氟化物
上 焊
F + H → HF↑
接
但氟化物却
←
②夺取电子使电
弧不稳定
① 降低熔渣粘度
破坏立向上焊接
钛型渣系冶金分析
因此，钛型渣系药芯焊丝为维持全位置 焊接性及追求电弧柔和性而基本放弃用氟 化物去氢。这样一来，钛型渣系药芯焊丝 的去氢能力大为降低。这是其抗裂、抗气 孔性差的实质所在。
降温过程中，液态屏蔽层凝固，形 成保护
失结含不晶结再水晶吸矿水物矿被物包裹
钛-氟-原位反应渣系冶金分析
上述药芯处理工艺的引入，加上坚持利用 氟化物去氢，使得药芯焊丝不仅做到超低 氢，而且还耐吸潮：
军用HH907FCW药芯焊丝熔敷金属的扩散 氢为4ml/100g（水银法），达到超低氢；
军用HH907FCW药芯焊丝抗吸潮——放置 24h后仅为4.3ml/100g （水银法），仍然保 持超低氢。
民品YJ501，钛型★ ； 军品HH907FCW，钛-氟-原位反应型● 民品YJ501，钛型★ 民品YJ501，钛型★ 民品YJ501，钛型★ 民品YJ507 ，碱性▲ 民品GW-66V,钛-氟-原位反应型●
绝大多数厂家的主要产品：钛型渣系★（全 位置型）
北京大红门的主要产品：碱性渣系▲（非全 位置型）
因此，活用复合化合物——在焊缝中刻意 制造这些可以刺激针状铁素体组织生长， 是韧化非调质船体钢焊缝金属的冶金手段 之一。
军用HH907FCW药芯焊丝选择了与与奥氏 体基体之间的热膨胀系数差别较大的复合 夹杂物来促进针状铁素体的生长，从而达 到韧化。
钛-氟-原位反应渣系冶金分析
微合金化元素Nb、V对焊缝韧 性的有害作用与冶金对策
但由于碱性渣系不能全位置焊接，一直发展很缓 慢。
钛型渣系冶金分析
2、 ★钛型渣系的冶金特点
钛型渣系冶金分析
性能要求 钛型渣系
全位置焊接 ∨百度文库
抗裂、抗气孔 ×
80年代日本人发明钛型渣系（ TiO2 －SiO2 － Al2O3 ）后，实现了全位置焊接，且工艺性能十分 优秀。各国对此进行跟踪研究，我国也不例外。 药芯焊丝才得到飞速发展。
钛-氟-原位反应渣系冶金分析
针对这种情况，应合理运用C的微合金化， 以实现Nb：C符合NbC的化学计量比，以减 少Nb的固溶。 HH907FCW药芯焊丝的改进 研究实践证明，这样做是有效的。
并且，大线能量焊接时，韧性提高更多。这 是由于大线能量所导致的冷却速度减慢，使 得NbC有更多析出而脱离固溶态，从而削弱 固溶Nb的有害作用。
武汉铁锚的军品与广东福维德的民品：钛-氟原位反应型●（全位置型）
以及其它的渣系……。
碱性渣系冶金分析
1、 ▲碱性渣系的冶金特点
碱性渣系冶金分析
性能要求 碱性渣系
全位置焊接 ×
抗裂、抗气孔 ∨
早期的药芯焊丝依托碱性渣系（ CaF2 －SiO2 －
CaO ）
碱性渣系由于有CaF2 除氢，加上碱度较高，使得 其抗裂、抗气孔性优良，且韧性较好。
钛型渣系冶金分析
在药芯中减少造渣剂，可极大增强焊 接熔渣的透气能力而降低焊缝的含氢量， 从而增强药芯焊丝的抗裂、抗气孔能力— —这便导致了金属粉型药芯焊丝。但在CO2 气保护条件下，金属粉型药芯焊丝与碱性 药芯焊丝一样，不具备全位置焊接性，从 而不为市场所普遍接受。
钛-氟-原位反应渣系冶金分析
3、●钛-氟-原位反应渣系 冶金特点
钛-氟-原位反应渣系冶金分析
钛-氟-原位反应渣系引入氟化 物去氢。但不可避免问题也是：
氟化物夺取电子破坏电弧稳定 性；
氟化物破坏全位置焊接性。
钛-氟-原位反应渣系冶金分析
原位反应的引入较好地解决了氟化 物的引入与这两者之间的矛盾。
由于利用了氟化物去氢，军用 HH907FCW 药 芯 焊 丝 的 熔 敷 金 属 扩散氢达到超低氢水平，即水银法 4ml/100g。
钛-氟-原位反应渣系冶金分析
“夹杂物冶金”在非调质钢焊缝 韧化中的积极作用
钛-氟-原位反应渣系冶金分析
近年来兴起的所谓“氧化物冶金（Oxides Metallurgy）”新方法的重要思路，是利用 非金属夹杂物诱导晶内铁素体形核，细化 晶粒，提高组织的强度和韧性。
对于屈服强度级别不超过440MPa的非调质 船体钢焊缝金属来说，利用主要以氧化夹 杂物为核心形核的针状铁素体来达到韧化 是合适的。
钛-氟-原位反应渣系冶金分析
这里涉及夹杂物的选择问题。 在焊缝金属中，所形成夹杂物往往是复合型的。 焊缝中的不同类型的夹杂物的热膨胀系数α与奥氏
体基体是不同的，与奥氏体基体之间的热膨胀系 数差别最大，这将使其周围的奥氏体在冷却阶段 产生较大的应变，由此促进针状铁素体的形核 。
钛-氟-原位反应渣系冶金分析
吸水键 失含矿结结物晶晶再水水吸矿矿水物物
钛-氟-原位反应渣系冶金分析
必须在烘焙时同步对失水矿物分子 进行屏蔽
将熔点低于除水温度Tc的屏蔽组分 （如Li2CO3等）与矿物组分一起加热 到除水温度Tc 并保温
Tc降保温温
在保温过程中，屏蔽组分变成液态， 包裹矿物分子，矿物中的水脱出，穿 过液态屏蔽层进入大气
钛-氟-原位反应渣系冶金分析
顺便指出，有关船厂在用HH907FCW药芯 焊丝焊接连铸907A钢时，以尽量减少熔合 比（即小规范不摆动焊接）以达到保证焊 缝金属韧性。这是基于同样的道理，即减 少熔合比将降低母材中的微量Nb的溶入焊 缝对焊缝韧性的破坏作用。
谢谢大家！
加上我国基本都是有缝型药芯焊丝，焊 丝开真空包装后便开始吸潮，这就使得焊 缝的含氢量进一步提高。
钛型渣系冶金分析
能源工程、压力容器工程以及桥梁工程 等领域目前以不同方式拒绝使用钛型药芯 焊丝的理由就在这里。这样一来，钛型药 芯焊丝基本在造船市场的局面没有改变。
这几年所发生的船舶药芯焊丝焊缝产生 延迟裂缝以及船厂用药芯焊丝在车间底漆 板上自动角焊频出气孔的原因也在这里。