[發明專利]一種不銹鋼上堆焊錫青銅的焊接工藝

在審

• 申請號: 201810611801.X
• 申請日: 2018-06-14
• 公開（公告）號: CN108856972A
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發明（設計）人: 張鐵軍;關英;張程;姜山
• 申請（專利權）人: 重慶文理學院
• 主分類號: B23K9/04
• 分類號: B23K9/04;B23K9/173;B23K9/235
• 代理公司: 北京挺立專利事務所(普通合伙) 11265
• 代理人: 李鑫

本發明屬于焊接技術領域，涉及一種不銹鋼上堆焊錫青銅的焊接工藝，尤其涉及一種1Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni10Ti不銹鋼上堆焊錫青銅的焊接工藝，通過對1Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni10Ti不銹鋼的研究發現，在不銹鋼底層得到鐵素體相是降低裂紋數量的有效方法，在鐵素體含量30％以上的鋼與銅相結合時，未發現銅滲透到鋼中，因為鐵素體不被銅潤濕，銅浸入微裂紋的情況減少了，本發明不銹鋼上堆焊錫青銅的焊接工藝，選擇0Cr25Ni20金屬焊絲，堆焊前將零件進行預熱至350℃，先采用氬弧焊一層0Cr25Ni20，再堆焊錫青銅，焊后在700℃保溫2小時，這種焊接工藝使得不銹鋼底層幾乎沒有裂紋產生。

技術領域

本發明屬于焊接技術領域，涉及一種不銹鋼上堆焊錫青銅的焊接工藝，尤其涉及一種1Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni10Ti不銹鋼上堆焊錫青銅的焊接工藝。

背景技術

現代工業的發展對焊接構件的性能提出了更高和更嚴格的要求。如高溫強度、耐磨、耐腐蝕、低溫韌性等。在此前提下，任何單一材料都不可能完全滿足整體焊接構件的使用要求。異種材料熔合焊接成為解決該問題的突破方向。堆焊技術具有成本低、易操作等優點，在異種材料焊接領域有廣泛應用。

眾所周知，異種材料性能具有較大差異，堆焊時易發生裂紋、氣孔等缺陷，焊縫組織成分不均勻，力學性能不好，疲勞強度、抗拉強度等都不夠優異。

銅合金具有較為優良的化學、物理和綜合機械性能，但碳鋼與銅合金兩種材料的物理性質(如熔化溫度、熱導率、線膨脹系數、流動性等)有較大差異，將銅堆焊在鋼表面時常出現的缺陷是：在銅層下面的鋼內形成裂紋且其中充填銅和銅合金。這種現象的機理源于在拉伸應力的作用下，沿晶粒邊緣滲透到鋼的微小裂紋中液態銅的脫氧作用而致(即列賓杰爾效應)。在20℃的平衡狀態下，銅溶解于α-Fe中的量達0.3％，而鐵溶解于銅中的量則為0.2％，不形成硬脆的金屬間化合物。由于焊接時的冷卻速度快，致使過渡層形成銅與鐵的過飽和固溶體，但即使是在含鐵量達2-2.5％時，也未發現組織中的自由鐵相。鋼與銅之間有一條清晰的熔合邊界，含有富鐵相。從焊縫附近的鋼這側看，在1.5-2.5mm的寬度范圍內晶粒尺寸有所增大，熔合區域的顯微組硬度為580-620Hv。

在鋼上熔焊或堆焊銅、銅合金的困難與銅對氧的親和力高、銅熔點低、液態銅吸收氣體能力強，以及鋼的導熱系數和線膨脹系數等與銅差異較大有關。

與低碳鋼、中碳鋼和低合金鋼相比，在合金成分較多的鋼中，包括在1Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni10Ti不銹鋼中，裂紋的數量和尺寸都明顯增加會較多，因而結合強度降低。

發明內容

有鑒于此，本發明為了解決不銹鋼與銅、銅合金結合困難的問題，提供一種不銹鋼上堆焊錫青銅的焊接工藝。

為達到上述目的，本發明提供一種不銹鋼上堆焊錫青銅的焊接工藝，包括如下步驟：

A、焊前處理，對零件進行焊前預熱，預熱溫度控制在400～500℃，保溫時間≥2h；

B、堆焊工藝

a、單層氬弧焊

選擇0Cr25Ni20金屬焊絲，采用氬弧焊在零件的表層焊一層0Cr25Ni20，焊接電流控制在300～350A、焊接電壓為26～37V、焊接過程中保護氣的氣體流量為22～26L/min，焊接速度控制在500mm/min；

b、堆焊錫青銅

將氬弧焊單層0Cr25Ni20的零件表面堆焊錫青銅，焊接電流控制在100～150A、焊接電壓28～32V、焊接速度控制在100～120mm/min，錫青銅的厚度為3～4mm；

C、焊后處理

對堆焊后的零件做消除應力熱處理，退火溫度控制在700～730℃，保溫時間≥2h。