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1概述
钛型药芯焊丝焊道成形美观、焊接工艺性优良、焊接效率高，广泛地应用在50 kg级高强钢的焊接中。这种钛型药芯焊丝虽然具有上述的优良焊接工艺性能，但确保熔敷金属的韧性困难，特别是在-20℃以下的低温时，很难保证韧性，其原因是TiO2属于酸性氧化物，焊接时熔渣从熔融金属中上浮、分离困难，非金属夹杂物残留在熔敷金属中，导致熔敷金属中的氧含量高达007%～009%，这是很难保证低温韧性的原因。
在特公昭5944159号公报中阐述了在药芯中添加Mg、金属Ti或FeTi等形式的Ti，以降低熔敷金属中的氧含量，力图改善低温韧性。但是只添加Mg和Ti，熔敷金属的氧含量减少得不多，显微组织不能细化，因此在热输入较大时，仍不能确保低温韧性。
还有在特公昭56-6840号公报中，阐述了控制Ti及TiO2含量和B及B2O3含量，即使在大热输入下进行焊接时也能有良好的低温冲击韧性。但是，由于显微组织的微细化不充分，熔敷金属的韧性没有丝毫的改善。
工艺性能优良是钛型药芯焊丝最大的特点，在原来焊丝中，即使复合添加了对细化显微组织有效的Ti、B，也没有细化熔敷金属的显微组织，低温韧性没有任何的改善。研究认为有以下两点原因：①熔敷金属内残留氧化物形成大的夹杂物，由于晶粒内部有效铁素体形核的氧化钛不足，显微组织不能达到微细化程度；②由于B的氧化消耗，或者形成硼氮化合物，不能充分确保在γ晶界形成偏析先析铁素体，抑制自由硼，显微组织的微细化不充分，韧性没有改善。
因此，为了改善低温冲击韧性，对微细化显微组织进行了各种研究，结果认为如下。
（1） 在熔敷金属内确保有很多的氧化钛作为铁素体形核是重要的。这种氧化钛的来源是填充药芯焊丝中的金属钛和TiO2，其中金属钛一部分氧化，一部分过渡到熔敷金属中。TiO2在焊丝前端的熔滴阶段，高温状态进行还原，然后熔滴在电弧中过渡熔池的阶段，还原成Ti在熔渣与金属界面共存，从熔渣一侧提供的氧再次氧化成氧化钛。从而形成的氧化钛是Ti2O3等低价氧化物，成为铁素体的核，促进了微细的针状铁素体组织的形成。而且，为了确保很多由这样的TiO2带来的钛氧化物，药芯造渣剂中主要氧来源的SiO2要极少，提高Si、Mn和Al、Mg等脱氧剂的脱氧效果，促进造渣剂中TiO2的还原是十分必要的。
（2）进行的各种研究结果认为，由于添加适量Al、Ti等氮化物形成元素，在γ晶界形成偏析，生成先共析铁素体，确保抑制自由硼，可能使初始显微组织得到微细化。
基于这样的见解，成功地研制了气体保护焊用药芯焊丝。下面叙述高韧性焊丝药芯组成的限制理由。
2气体保护焊用药芯焊丝的药芯技术
2.1各种氧化物及元素的作用
2.2各种元素的作用
2.3Ti/TiO2对熔敷金属脆性转变温度的影响
另一方面，Si、Mg含量小于研制控制范围的比较例焊丝E1，脱氧不足，TiO2还原不充分，常发生微小的气孔、凹坑，韧性低。Al、Zr、B量超过研制控制范围、SiO2含量小于研制控制范围的比较焊丝E2，脱氧过强，合金量显著增加，降低韧性。由于SiO2含量不足，熔渣流动性恶化，焊道不整齐。Mg、SiO2超出研制控制范围，Ni含量小于研制控制范围的比较例焊丝E3，由于Mg含量多，焊接过程的电弧长度明显加长，其焊道不整齐。此外，由于SiO2含量过多，熔敷金属中氧含量增加，显微组织细化不充分，韧性明显降低。Ti、B含量小于研制控制范围，TiO2含量超过研制控制范围的比较例焊丝E4，由于Ti、B含量不足，不能细化显微组织，还有TiO2含量超过研制控制范围，熔敷金属中氧含量增加，韧性降低。
按照研制控制，确保了金红石型药芯焊丝的良好工艺性能的特点，而且采用容易使显微组织粗大化的大热输入量进行焊接时，也达到了细化熔敷金属显微组织的目的，获得了良好的低温韧性和与母材强度互相匹配的熔敷金属强度。
以上构成了研制的主体，电弧稳定。为了获得良好的焊道成形调整少量熔渣的物理性能，添加的Na2O、K2O、MnO、MgO、Al2O3、ZrO2、FeO、Fe203等氧化物，其总量不能超过7%。
4实施效果
研制保证了最初金红石型药芯焊丝的特点，确保了焊接工艺优良，而且获得纯净的熔敷金属，改善了低温韧性。焊接接头强度与母材强度匹配，显著提高了焊接效率。
因此，如果焊接低温韧性要求高、强度要求也高的结构件，使用研制焊丝能够提高焊接质量，提高焊接效率。
钛型药芯焊丝焊道成形美观、焊接工艺性优良、焊接效率高，广泛地应用在50 kg级高强钢的焊接中。这种钛型药芯焊丝虽然具有上述的优良焊接工艺性能，但确保熔敷金属的韧性困难，特别是在-20℃以下的低温时，很难保证韧性，其原因是TiO2属于酸性氧化物，焊接时熔渣从熔融金属中上浮、分离困难，非金属夹杂物残留在熔敷金属中，导致熔敷金属中的氧含量高达007%～009%，这是很难保证低温韧性的原因。
在特公昭5944159号公报中阐述了在药芯中添加Mg、金属Ti或FeTi等形式的Ti，以降低熔敷金属中的氧含量，力图改善低温韧性。但是只添加Mg和Ti，熔敷金属的氧含量减少得不多，显微组织不能细化，因此在热输入较大时，仍不能确保低温韧性。
还有在特公昭56-6840号公报中，阐述了控制Ti及TiO2含量和B及B2O3含量，即使在大热输入下进行焊接时也能有良好的低温冲击韧性。但是，由于显微组织的微细化不充分，熔敷金属的韧性没有丝毫的改善。
工艺性能优良是钛型药芯焊丝最大的特点，在原来焊丝中，即使复合添加了对细化显微组织有效的Ti、B，也没有细化熔敷金属的显微组织，低温韧性没有任何的改善。研究认为有以下两点原因：①熔敷金属内残留氧化物形成大的夹杂物，由于晶粒内部有效铁素体形核的氧化钛不足，显微组织不能达到微细化程度；②由于B的氧化消耗，或者形成硼氮化合物，不能充分确保在γ晶界形成偏析先析铁素体，抑制自由硼，显微组织的微细化不充分，韧性没有改善。
因此，为了改善低温冲击韧性，对微细化显微组织进行了各种研究，结果认为如下。
（1） 在熔敷金属内确保有很多的氧化钛作为铁素体形核是重要的。这种氧化钛的来源是填充药芯焊丝中的金属钛和TiO2，其中金属钛一部分氧化，一部分过渡到熔敷金属中。TiO2在焊丝前端的熔滴阶段，高温状态进行还原，然后熔滴在电弧中过渡熔池的阶段，还原成Ti在熔渣与金属界面共存，从熔渣一侧提供的氧再次氧化成氧化钛。从而形成的氧化钛是Ti2O3等低价氧化物，成为铁素体的核，促进了微细的针状铁素体组织的形成。而且，为了确保很多由这样的TiO2带来的钛氧化物，药芯造渣剂中主要氧来源的SiO2要极少，提高Si、Mn和Al、Mg等脱氧剂的脱氧效果，促进造渣剂中TiO2的还原是十分必要的。
（2）进行的各种研究结果认为，由于添加适量Al、Ti等氮化物形成元素，在γ晶界形成偏析，生成先共析铁素体，确保抑制自由硼，可能使初始显微组织得到微细化。
基于这样的见解，成功地研制了气体保护焊用药芯焊丝。下面叙述高韧性焊丝药芯组成的限制理由。
2气体保护焊用药芯焊丝的药芯技术
2.1各种氧化物及元素的作用
2.2各种元素的作用
2.3Ti/TiO2对熔敷金属脆性转变温度的影响
另一方面，Si、Mg含量小于研制控制范围的比较例焊丝E1，脱氧不足，TiO2还原不充分，常发生微小的气孔、凹坑，韧性低。Al、Zr、B量超过研制控制范围、SiO2含量小于研制控制范围的比较焊丝E2，脱氧过强，合金量显著增加，降低韧性。由于SiO2含量不足，熔渣流动性恶化，焊道不整齐。Mg、SiO2超出研制控制范围，Ni含量小于研制控制范围的比较例焊丝E3，由于Mg含量多，焊接过程的电弧长度明显加长，其焊道不整齐。此外，由于SiO2含量过多，熔敷金属中氧含量增加，显微组织细化不充分，韧性明显降低。Ti、B含量小于研制控制范围，TiO2含量超过研制控制范围的比较例焊丝E4，由于Ti、B含量不足，不能细化显微组织，还有TiO2含量超过研制控制范围，熔敷金属中氧含量增加，韧性降低。
按照研制控制，确保了金红石型药芯焊丝的良好工艺性能的特点，而且采用容易使显微组织粗大化的大热输入量进行焊接时，也达到了细化熔敷金属显微组织的目的，获得了良好的低温韧性和与母材强度互相匹配的熔敷金属强度。
以上构成了研制的主体，电弧稳定。为了获得良好的焊道成形调整少量熔渣的物理性能，添加的Na2O、K2O、MnO、MgO、Al2O3、ZrO2、FeO、Fe203等氧化物，其总量不能超过7%。
4实施效果
研制保证了最初金红石型药芯焊丝的特点，确保了焊接工艺优良，而且获得纯净的熔敷金属，改善了低温韧性。焊接接头强度与母材强度匹配，显著提高了焊接效率。
因此，如果焊接低温韧性要求高、强度要求也高的结构件，使用研制焊丝能够提高焊接质量，提高焊接效率。