[發明專利]一種納米析出強化鋼的焊接方法

在審

• 申請號: 202110627244.2
• 申請日: 2021-06-04
• 公開（公告）號: CN115430888A
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 蘭司;郭崢;英會強;宋愚;王利峰
• 申請（專利權）人: 南京理工大學;南京華興壓力容器制造有限公司
• 主分類號: B23K9/16
• 分類號: B23K9/16;B23K9/235;B23K9/28;B23K9/32
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 鄒偉紅

本發明公開了本發明一種納米析出強化鋼的焊接方法，通過控制焊接工藝參數和過程，調節納米鋼合適的預處理和預熱溫度，得到的焊縫處的強度不減反增，并且通過焊縫處的同步輻射和小角中子散射分析得到在焊縫處出現了新析出的納米相，本發明可以很好的改善納米鋼焊接后焊縫區域出顯得強度驟降的問題，本發明的納米強化鋼板的焊接方法不使用焊絲，為自熔型鎢極氬弧焊，該焊接方法有效的降低了焊條所帶來的生產成本，為之后大規模納米高強鋼焊接應用節省了大量成本。

技術領域

本發明涉及焊接技術領域，特別是涉及一種納米析出強化鋼材的焊接方法。

技術背景

隨著科學技術的發展，超高強度鋼因其在減輕重量和提高性能方面的巨大潛力而受到越來越多的關注，因此在汽車制造和機械工程領域等對于先進高強鋼的需求不斷增加。以汽車為例，目前，我國汽車用鋼消費板材占消費全部鋼材的61％左右。對于我國貨車和客車大梁板實際應用強度大部分為510～600MPa，少部分達到700MPa，為提高貨車的載重同時不增加車身自重及提高客車的安全性，貨車和客車大梁板的強度將提高到600～750MPa，因此鋼材的輕量化成為實現上述目的的重要技術措施。

近年來，隨著納米科技的發展，將納米技術應用到鋼鐵設計中，利用納米級析出相的沉淀強化和阻止晶粒長大技術，有望大幅度提高結構鋼的強度和韌性甚至耐腐蝕性、抗輻照性等性能，為發展新型高強度特種鋼的設計開拓了新的途徑。

焊接作為上述鋼材的重要連接技術，焊接接頭的質量控制對鋼材的實際應用有著至關重要的作用。對于納米強化超高強度鋼納米相析出強化是其最重要的強化方式而納米析出相的結構對其強化效果有關鍵影響，因此有效的控制納米析出相的結構及其熱穩定性非常重要。但采用鎢極氬弧自熔焊的方法對納米材料進行連接時，焊縫處的納米相(亞穩相)會被破壞，引起焊縫處的強度發生驟降，最終導致采用該材料的零部件在使用過程中容易在焊接位置處發生失效。因此，促進新型納米強化鋼代替普通鋼材的首要任務就是防止焊接接頭性能的驟降。

為了解決焊接過程對焊接處納米析出相的影響，因此有必要提供一種改良的納米強化鋼的焊接方法。

發明內容

鑒于此，本發明提出了一種納米高強鋼板的焊接方法。

為實現上述目的，本發明提供一種納米高強鋼板的焊接方法，其中，待焊接鋼板為納米析出強化高強鋼，其抗拉強度為1.1GPa，所述焊接方法包括如下步驟：

步驟S1，預處理：即對待焊接鋼板進行去表面打磨去氧化處理，清潔處理；

步驟S2，預處理完的兩塊待焊接鋼板放置在焊接工作臺上，使兩塊待焊接鋼板緊密接觸；

步驟S3，正式焊接前對兩塊待焊接鋼板于60～100℃下預熱處理2～10min；

步驟S4，采用自熔焊進行焊接，焊接過程中對焊縫正面及背面進行持續氣體保護，直至焊縫溫度降低到室溫后才能停止保護。

作為本發明進一步改進，所述步驟S1中，通過400目數的砂紙或電磨機對鋼板表面進行打磨去除表面氧化皮，再丙酮溶液超聲清洗5～10min，最后用酒精溶液超聲清洗5～10min，干燥。

作為本發明進一步改進，所述步驟S1中，待焊接鋼板的厚度h＝0.5～3mm。

作為本發明進一步改進，所述步驟S2中，使兩塊待焊接鋼板緊密接觸，直至距離小于待焊接鋼板厚度的十分之一。

作為本發明進一步改進，所述步驟S4中，以氬氣為保護氣，自熔焊參數如下：焊槍氣體20L/min,背部保護氣5～6L/min，根據板厚確定的電流參數，電流I與板厚h關系為I＝n·h，n＝5～15，電壓60～80V。

作為本發明進一步改進，所述步驟S4中，保護氣體噴嘴上設置至少2層不銹鋼網對保護氣進行緩沖。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：