[發明專利]一種低合金超高強度鋼的焊接接頭及焊接方法

有效

• 申請號: 202010521949.1
• 申請日: 2020-06-10
• 公開（公告）號: CN111872561B
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發明（設計）人: 王大鋒;馬冰;馬良超;陳東高;張迎迎;郭慶虎;戴宇;張龍
• 申請（專利權）人: 中國兵器科學研究院寧波分院
• 主分類號: B23K26/24
• 分類號: B23K26/24;B23K26/348;B23K26/40;B23K26/60
• 代理公司: 寧波誠源專利事務所有限公司 33102
• 代理人: 袁忠衛;李潔

一種低合金超高強度鋼的焊接接頭，其特征在于：焊接接頭組織包括針狀馬氏體和條狀貝氏體，且針狀馬氏體的體積百分比為70?80％，條狀貝氏體的體積百分比為20?30％。本發明還公開了形成上述焊接接頭的焊接方法。與現有技術相比，本發明復相焊接接頭可滿足低合金超高強度鋼中厚板焊接接頭件具有高強度兼具高韌性的使用要求，同時本發明操作簡單、焊接效率高、易于推廣應用。

技術領域

本發明屬于金屬加工技術領域，具體涉及一種低合金超高強度鋼的焊接接頭及焊接方法。

背景技術

超高強度鋼通常是指室溫抗拉強度大于1200MPa、屈服強度大于1000MPa的鋼。低合金超高強度鋼具有合金元素含量低(合金含量≤5％)、價格低廉、強韌性能適當的特點，在航空航天、陸軍裝備以及艦船和海洋大型構件等方面得到應用。Mn-Cr-Ni-Mo系低合金超高強度鋼是在調質鋼的基礎上發展的，其含碳量為0.23-0.33％，目前，該類鋼種主要是通過鍛軋后淬火+回火方式進行強韌化，嚴格控制淬火與回火溫度工藝，獲得高強度的馬氏體和高韌性的貝氏體組織，達到超高強度鋼高抗拉強度和塑性的性能要求。

焊接技術是影響超高強度鋼能否廣泛應用的關鍵技術之一。低合金超高強度鋼的碳當量高，淬硬性大，常規熔化焊接過程中有明顯的冷裂紋傾向和易軟化的熱影響區。因此，這類鋼焊接過程中通常采用焊前預熱、焊后熱處理的工藝或選用低強度高韌性的焊絲進行施焊，欲防止裂紋產生。然而低強度的超高強度鋼焊接接頭難以滿足現代高速工業發展對超高強度結構件的高強韌性能的需求，而且傳統熔化焊接工藝效率低，也無法滿足高效率焊接的要求。為了消除焊接裂紋、提高超高強度鋼焊接接頭的強度和最大限度地提高超高強度鋼的焊接生產效率，國內外對這類鋼開始采取激光-電弧復合焊接工藝，并選用“等強匹配”的焊絲進行焊接，焊前加熱，焊后要求進行熱處理，以便減少或消除了焊接裂紋。雖然激光-電弧復合焊接工藝具有焊接速度快、焊縫熔深大、熱輸入低的優點，獲得的焊接接頭強度很高，但是選用這種焊接材料的焊接接頭的沖擊功較低，焊縫組織中的貝氏體含量很難控制，并且超強的焊縫根部易導致根部裂紋的產生。針對大型裝備結構件，采用焊前預熱和焊后熱處理時，很難將整體結構進行精準預熱實施。

目前已有將激光-電弧復合焊接技術應用于超高強度鋼焊接報道，如申請號為CN201510649015.5的發明專利申請《一種中厚超高強鋼板激光-MAG焊接方法》(申請公布號為CN105108341A)公開了一種中厚超高強鋼板激光-MAG焊接方法，解決了焊前預熱和焊后熱處理的問題，但其焊接效率較低；又如申請號為CN201210039761.9的發明專利申請《用于厚板高強或超高強鋼拼焊的激光-MAG復合焊接方法》(申請公布號為CN103252589A)公開了一種高強或超高強鋼激光-電弧復合熱源焊接方法，實現了超高強鋼的高速焊接和高強度匹配的焊接，但是焊接接頭的沖擊功低，無法滿足高強韌的需求。

發明內容

本發明所要解決的第一個技術問題是針對現有技術的現狀，提供一種低合金超高強度鋼的高強韌復相焊接接頭。

本發明所要解決的第二個技術問題是提供一種形成上述焊接接頭的焊接方法。

本發明解決上述第一個技術問題所采用的技術方案為：一種低合金超高強度鋼的焊接接頭，其特征在于：焊接接頭組織包括針狀馬氏體和條狀貝氏體，且針狀馬氏體的體積百分比為70-80％，條狀貝氏體的體積百分比為20-30％。

優選的，所述焊接接頭的抗拉強度Rm≥1300MPa，屈服強度Rp0.2≥1200MPa，斷后伸長率A≥14％，-20℃沖擊功AKv≥100J。

本發明解決上述第二個技術問題所采用的技術方案為：一種形成如上所述焊接接頭的焊接方法，其特征在于：采用激光-雙絲MAG復合焊接工藝對中厚板低合金超高強度鋼工件實施雙面單道或多道拼焊，步驟為：

一、在工件的待拼焊部位開X型坡口，坡口角度15-40°，鈍邊5-10mm；