[发明专利]一种改善调质低合金高强钢GMAW接头力学性能的方法

说明书

【技术领域】

本发明属于材料加工技术领域，涉及一种改善调质低合金高强钢GMAW接头力学性能的方法。

【背景技术】

低合金高强钢以其超高的强度、良好的塑韧性和较好的焊接性能广泛应用于工程机械、电力、压力容器、汽车等领域。低合金高强钢的种类可分为非调质钢和调质钢，调质态的低合金高强钢是近几十年来发展最迅速、最有活力的钢种之一，其屈服强度可达到880～1176MPa，由于其超高的强度，良好的塑韧性以及焊接性，除了在桥梁、建筑、船舶、高压容器、工程机械及车辆等领域被广泛应用，通常也用于强度要求很高的产品或部件，如火箭发动机外壳、飞机起落架等。

由于性能优异和经济效益显著，调质低合金高强钢在工程焊接结构中的应用日益广泛，对如何获得性能优异的焊接结构件一直是研究者的重点研究目标。对于调质低合金高强钢而言,除了高强钢焊接的共性问题，焊接冷裂纹和焊接热影响区脆化，焊接接头的软化问题也是该钢种在焊接中所遇到的一个关键技术问题，这是因为调质低合金高强钢是在低碳钢的基础上加入提高淬透性的合金元素后经调质（淬火+回火）热处理来获得强度高、韧性好的低碳马氏体+下贝氏体混合组织，而焊接时，在焊接热循环作用下,接头热影响区被加热到超过调质回火温度的区域，将会出现强度、硬度低于母材的软化区,该软化区可能成为接头强度的薄弱区,即出现焊接接头的软化问题。焊后，如果在缓冷过程中马氏体得以自回火，可以缓解冷裂纹出现的情况；但如果冷却速度快，马氏体不能自回火，其冷裂倾向必然加大。研究表明，低合金高强钢在调质状态下焊接，裂纹和脆化可以通过预热和焊后保温等措施得以控制，而软化引起的问题在焊后无法解决，需要在焊接工艺上予以控制。例如，王莲芳等人对法国优基诺钢铁公司生产的DILLMAX965调质高强钢进行焊接研究，研究表明,只有通过严格控制热输入使t_8/5<10s时,焊接接头中的热影响区才不存在软化现象。赵玉珍等人对SS400钢进行焊接研究，研究了其脉冲MAG(80%Ar+20%CO2)焊接接头粗晶区的精细结构,其研究表明采用高线能量焊接时,热影响区粗晶区含有大量的上贝氏体组织,而采用较低线能量焊接时,热影响区主要为韧性良好的下贝氏体组织，在热影响区未出现软化现象。总结以上方法，可知，尽量降低热输入是调质态高强钢焊接时避免热影响区软化的有效方式，但这种方法也给高强钢焊接方式带来了局限性和灵活性的缺失，因此，找到其他有效的解决调质低合金高强钢GMAW接头热影响区软化问题的方法是有很必要的。

【发明内容】

针对调质低合金高强钢GMAW焊接时，焊接接头HAZ(热影响区)发生回火软化，使得接头强度下降的问题，本发明提供了一种改善调质低合金高强钢GMAW接头力学性能的方法。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种改善调质低合金高强钢GMAW接头力学性能的方法，包括以下操作：

1）测量并标定焊接接头的焊缝、熔合线的位置，依据焊接热循环曲线的最高温度计算公式计算并标定焊接接头软化区的位置及宽度；

2）采用激光对焊接接头的软化区进行重熔；

3）对激光重熔后的接头表面进行打磨处理。

所述的软化区是指焊接接头热影响区中发生抗拉强度低于母材抗拉强度的区域。

所述在对软化区进行重熔时，可采用单面或者双面激光重熔的方式达到对接头软化区的重熔。

所述在测量标定焊接接头软化区之前还包括以下处理：

首先将待激光重熔的试样接头表面进行打磨抛光；

然后对焊接接头采用腐蚀剂进行腐蚀，直至显现出接头焊缝、熔合线、热影响区以及母材的各个区域。

所述的腐蚀剂是指可用于金属金相腐蚀分析的腐蚀剂。

所述的GMAW接头为淬火+低温回火调质低合金高强钢薄板GMAW焊接所形成的焊接接头。

所述的薄板是指厚度范围为0.2～6mm的钢板。

所述对接头软化区的重熔是指对接头软化区熔透性或者非熔透行重熔。

所述焊接接头软化区的位置及宽度的计算为：

依据焊接循环曲线的最高温度计算公式：