[發明專利]一種判斷熱處理改善馬氏體時效鋼帶激光焊接強度的方法

有效

• 申請號: 201110411380.4
• 申請日: 2011-12-12
• 公開（公告）號: CN102419290A
• 公開（公告）日: 2012-04-18
• 發明（設計）人: 郭西強;安健;陸有;管玉昌;劉海園;王淵博;郜曉溪;李超;劉向飛
• 申請（專利權）人: 敦化市拜特科技有限公司
• 主分類號: G01N3/40
• 分類號: G01N3/40
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 陳宏偉

技術領域

本發明公開一種判斷焊后熱處理改善馬氏體時效鋼帶焊接強度的方法，涉及焊后熱處理改善超高強度馬氏體時效鋼激光焊接接頭拉伸強度的判斷方法，屬于金屬熱處理技術領域。

背景技術

馬氏體時效鋼是1960年以后發展起來的一類超低碳高合金鋼。該鋼種集超高強度和高韌性與一身，同時具有較好的成型和焊接性能，因此，主要應用于軍事、航空航天、電力等領域。從合金元素構成上加以區別，主要有兩類，一類為Fe-Ni合金系（Ni含量為18%，Co含量為8-13%），另一類為Fe-Cr-Ni合金系（Cr含量為10.2-16%，Ni含量為3.9-10.8%），此外，鋼中通常含有Mo、Ti、Al、Cu等合金元素。馬氏體時效鋼的超高強度源自細小的金屬間化合物在馬氏體基體上彌散析出造成的沉淀硬化。通常這種組織可通過兩步熱處理方法獲得，首先在815-900℃進行固溶退火處理，形成馬氏體組織，然后在400-600℃進行沉淀硬化處理。鋼帶是馬氏體時效鋼的一種重要產品，可作為傳送帶、熱壓鋼帶使用。

超高強度馬氏體時效鋼的突出特點是具有良好的可焊性，在不預熱條件下可進行電子束、激光和埋弧焊接。通常情況下，從經濟性和焊接質量綜合考慮，應用鎢極氬弧焊接最為普遍。超高強度馬氏體時效鋼的激光焊接通常用在一些關鍵領域，因為激光焊接具有很多卓越特性，如較高的焊接速度、低的熱輸入、深的穿透性、窄的熱影響區和不用焊絲等等。激光焊接可以焊透2-5mm的馬氏體時效鋼帶，因此，是一種較佳的聯接方法。此外，超高強度馬氏體時效鋼帶焊接接頭力學性能可通過焊后熱處理的方法加以改善，如采用焊后直接時效處理、固溶處理+時效處理或均勻化處理+固溶處理+時效處理等方法，其中焊后直接時效處理最為簡便和實用，特別是對于那些在焊接前已經時效處理的大型結構組件，焊后只需要在焊縫局部區域進行時效處理即可。在焊接區域，通常焊縫熱影響區具有較低硬度，因而成為最為薄弱的部位，也是斷裂經常發生的部位。焊后熱處理能夠有效地提高熔合區和熱影響區的硬度，提高焊接接頭的力學性能。

然而，目前國內尚未有對超高強度馬氏體時效鋼激光焊接接頭拉伸斷裂位置和焊后熱處理改善拉伸性能進行判斷的技術方法，僅通過測試不同熱處理條件下焊縫區域的拉伸試驗來評價，因此，需要加工較多的拉伸試樣，增加了試驗周期和成本。

發明內容

本發明公開一種判斷焊后熱處理改善馬氏體時效鋼帶焊接強度的方法，解決了目前無法利用焊縫區域硬度分布變化判斷拉伸強度的局限性，為評價焊后熱處理對拉伸強度的影響效果提供一種新的途徑。

本發明的技術解決方案如下：利用焊縫區域硬度分布評價斷裂位置和焊后熱處理對強度改善效果，依據材料的硬度與屈服強度之間通常遵從關系式：

H=cY

其中，H為硬度，Y為屈服強度，C為材料常數，對金屬材料C通常取3。

本發明涉及一種通過對焊后熱處理馬氏體時效鋼帶的焊縫熔合區、熱影響區和母材區硬度分布測量，建立兩個參數，即熱影響區與母材區硬度比率R_F和斷裂區硬度與母材區硬度比率R_I，判斷斷裂位置和屈服強度的改善程度。兩個參數的表達式如下：

???????????????????????(1)

????????????????????????(2)

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其中，H_HAZ?為熱影響區的硬度,?H_TP?為母材區的硬度，H_P為焊接前母材的硬度。

當R_F<1時，斷裂位置發生在熱影響區，反之則發生在母材區。R_I?為熱處理后母材區硬度或熱影響區硬度與原始母材硬度比率，用來評價熱處理后焊縫處屈服強度與原始母材相比是否改善。

通常出現兩種情況：

1、如果R_F＞1.0，斷裂發生在母材區，用（2）式評價焊后熱處理改善焊接接頭拉伸性能程度，即R_I＞1，則熱處理后，激光焊接接頭屈服強度超過原始母材，R_I值越大，熱處理改善效果越佳。R_I＜1，表示焊接接頭屈服強度低于原始母材。