[發明專利]屈服強度1100MPa級低合金超高強鋼的焊接方法

有效

• 申請號: 201610078557.6
• 申請日: 2016-02-03
• 公開（公告）號: CN105522262B
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發明（設計）人: 王昭東;溫長飛;鄧想濤;王國棟;劉麗華;閆強軍;姜在偉
• 申請（專利權）人: 東北大學;南京鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: B23K9/16
• 分類號: B23K9/16;B23K9/095;B23K9/235;B23K9/23
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 李進

本發明提供了一種屈服強度1100MPa級低合金超高強鋼的焊接方法，包括如下步驟：將屈服強度在1100MPa以上的焊接母材預熱至150?170℃；將所述焊接母材相同板厚對接后，選用氬氣、二氧化碳的混合氣體作為保護氣體，屈服強度在900MPa以上、直徑為1?1.2mm的焊絲進行連續施焊，控制焊道層間溫度在150?250℃之間，焊接線能量控制在9?15KJ/cm；焊接后進行消氫處理，保溫溫度為200?220℃，保溫時間在1h以上。本發明實施例的焊接方法通過采用小線能量富氬混合氣體保護焊，在保證焊接接頭強度的同時提高焊接接頭的韌性和塑性。

技術領域

本發明涉及超高強度鋼材焊接技術領域，具體而言，涉及一種屈服強度1100MPa級低合金超高強鋼的焊接方法。

背景技術

隨著環境問題日趨收到重視，市場競爭愈加激烈，鋼鐵結構強度從400MPa級快速上升到700MPa、900MPa、1100MPa甚至1300MPa級別，其中屈服強度1100MPa級及以上低合金超高強度鋼越來越收到人們的關注，采用其制造工程機械的梁結構、起重機的吊臂和自卸車的車體等設備的構件，除了能滿足其對強度的要求，還能減輕設備自重，減少燃料消耗，降低成本，減少對環境的污染。隨著工程機械行業向“三高一大”方向發展，采用超高強度可焊接結構鋼制造港口機械、礦山機械、挖掘機、裝載機的梁結構、起重機的吊臂和自卸車的車體等移動設備的構件已經成為必然的趨勢。

低合金鋼超高強鋼是在碳素鋼基礎上通過添加少量微合金Nb、V、Ti、B等元素，結合優化的控制軋制與控制冷卻工藝(TMCP技術)和淬火回火工藝，可生產出滿足機械制造需求的超高強度鋼板。采用TMCP技術可以起到細化晶粒，第二相析出強化的作用，在淬火過程中，合金元素可以提高鋼的有效淬透深度，使鋼板在淬火過程中形成均勻的馬氏體組織，通過低溫回火消除淬火應力，通過碳化物彌散析出，提高強度和韌性。馬氏體是碳原子固溶在鐵原子組成的體心立方晶格八面體間隙中，使體心立方(bcc)晶格沿c軸方向伸長形成正方晶格，從而使晶體點陣發生畸變，產生彈性應力場與位錯發生交互作用，最終使鋼表現出較高的強度和硬度。

工程機械用超高強鋼由于其苛刻的使用環境和受力條件對鋼材質量有嚴格的要求，除了要有良好的綜合力學性能，還要求有良好的加工工藝性能和焊接性能，而焊接接頭的性能將直接影響超高強鋼的應用。屈服強度1100MPa級超高強鋼由于碳含量相對較高，淬硬性較大，對氫致裂紋比較敏感，在焊接過程中容易在焊接熱影響粗晶區和熔合區產生冷裂紋，顯著降低熱影響區的韌性，此外由于焊接過程熱影響區組織發生改變，破壞了原有的細小馬氏體結構，使強度急劇下降，從而使整個焊接熱影響區以及整個焊接接頭的性能發生惡化，常常導致焊接結構發生破壞，造成重大經濟損失。因此對于這種超高強度鋼其焊接工藝提出了更高的要求。

現有技術中的焊接工藝大部分都是針對屈服強度最高只有900MPa左右的鋼板，對于適于這種屈服強度1100MPa級超高強鋼的焊接工藝還沒有任何記載，比如授權公告號為“CN102179606”，專利名稱為“一種1000MPa級非調質型高強度鋼的焊接工藝”的專利，還有授權公告號為“CN105014208”，專利名稱為“一種900MPa級高強鋼的焊接方法”，授權公告號為“CN101733562”，專利名稱為“900MPa高強鋼不預熱組合焊接方法”，這些技術中鋼板屈服強度只有900MPa左右，且焊接后采取470-490℃回火處理，不適用于超高強度馬氏體鋼的焊接，并且其打底、填充及蓋面焊接時，均使用不同型號、級別焊條或焊絲，嚴重制約生產效率，不適合超高強度鋼的焊接。

有鑒于此，特提出本發明。

發明內容