钛钙型焊条是目前应用最广泛的一种酸性焊条,有着无法替代的优势地位,其适用于交流和直流焊机进行焊接,具有较好的焊接操作工艺性能,焊接时产生的发尘量也较少,但是,由于用酸性焊条焊接的焊缝金属,其中的气体及杂质含量较高,所以在焊缝的塑性、韧性及抗裂性能方面较差,尤其是低温冲击韧性,目前还没有通过船级社3Y级别的认可,所以改进其低温冲击韧性具有十分重大的意义。船用J502焊条在-20℃冲击韧性的提高将会是船用钛钙型焊条性能改进上的一大飞跃,也为船用焊条的应用提供了更为广阔的空间。　　 本课题从实际现状出发,针对J502焊条在-20℃冲击韧性较差的现状进行改进,为了达到船级社3Y级要求,我们设计了一系列焊条药皮配方,并且逐一进行对比研究,优化,最终确定了药皮配方。　　 本文简述了焊条的发展过程,国内外研究现状。同时还简单介绍了目前最新的几种增韧机理与方法,简要分析了钛钙型焊条的配方组成特点和冶金特点,结合两者,我们采用微合金化和提高熔渣碱度值的方法,初步设计并调整药皮配方,得到了比较理想的结果。通过对比不同药皮配方焊条的熔敷金属力学性能,包括拉伸试验、冲击试验、化学分析,综合考虑三者的影响因素和变化趋势,筛选出力学性能较好的三组焊条作为对比焊条进行工艺性能对比;通过对比三组焊条的工艺性能,主要有焊接电弧的稳定性、脱渣性、焊条的熔化速度、扩散氢测量和汉诺威试验,优选综合性能最佳的焊条进行对接焊试验;通过对接焊试验,分析了药皮配方的改变对焊缝金属组织以及力学性能的影响。　　 焊缝金属显微组织和力学性能的试验结果表明:研制的焊条得到了针状铁素体结构的焊缝组织,且组织细小均匀;冲击试样断口呈现出大面积的纤维区和少量结晶区,且纤维区的韧窝组织细小均匀,表明焊缝金属冲击韧性很好;同时,具有良好焊接工艺操作性,飞溅少。在满足强度的前提下,同时达到了焊接工艺性能和力学性能的要求,特别是-20℃冲击韧性,研究结果完全符合船级社3Y级要求。　　 最后,经过船级社船用试用和检验,研制的焊条各项性能均满足船级社规定要求。