[发明专利]中空型1Cr11Ni2W2MoV钢件的固态连接方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种不锈钢的固态连接方法，特别涉及一种中空型1Cr11Ni2W2MoV 钢件的固态连接方法。

背景技术

1Cr11Ni2W2MoV钢是一种耐热不锈钢，已经广泛用于制造600℃以下工作的发动 机叶片、盘、涡轮轴、弹簧等关键零部件。采用常规熔化焊接、高能束流焊接、搅拌 摩擦焊接方法在连接不绣钢件时，存在未焊透、热影响区尺寸大、焊缝及母材热损伤、 焊合区微观组织不均匀、接头连接强度不高等问题。采用上述方法制造中空型金属构 件的连接制造难度更大。本发明提出的固态连接方法是将两个待连接表面贴合在一起， 在一定温度下通过施加一定的外压力产生塑性变形，实现连接面的冶金结合，达到了 高性能连接的目的。采用固态连接方法具有操作简便，成本低，可进行多点或大面积 连接，消除连接面，接头力学性能高(接近或达到基材强度)的优势。中空型金属构 件的固态连接方法是制造轻量化构件的主要方法，既可以节约稀贵金属，降低制造成 本，还可以实现轻量化构件的高效、高性能精密连接。

文献1“ZG1Cr12Ni3Mo2Co2VN不锈钢的焊接工艺研究[J]，王晓东，苏瑾，魏磊， 刘文娜，金属加工，2010，20：52-54”报道了采用直径为1.5mm的H1Cr12Ni3Mo2CoVA 等强匹配焊丝对厚度为1.7mm的ZG1Cr12Ni3Mo2Co2VN钢板材进行焊接时，选定的 焊接工艺参数是：焊接电流为80A，对接装配间隙为0.3mm，保护气体流量为12L/min。 ZG1Cr12Ni3Mo2Co2VN钢板材焊接后，接头的抗拉强度为986MPa，达到基材抗拉强 度的89.47％。这是由于扩散氢和焊接应力的共同作用，在焊缝形成的残余应力较大， 易产生裂纹等缺陷，导致接头的性能较低。

文献2“2Cr13不锈钢的激光焊接组织与性能的研究[J]，余和国，赵飞，现代机械， 2008，6：70-71”报道了采用焊接工艺参数：激光功率为2.4kW，扫描速度为2mm/s， 光斑直径为1mm对厚度为1mm的2Cr13不锈钢板材进行焊接，在整个焊接过程中采 用氩气保护。2Cr13不锈钢焊接后，接头的抗拉强度为491MPa，达到基材抗拉强度的 74.39％，且拉伸断口呈现脆性断裂特征。这是由于激光焊接的熔合区为枝状晶和少量 的胞状晶，热影响区是针状马氏体，导致热影响区的性能明显降低。

文献3“不锈钢搅拌摩擦焊的研究现状与发展趋势[J]，王希靖，叶结和，现代焊接， 2007，(2)：J1-3”报道了采用焊接工艺参数：旋转速度为600rpm，焊接速度为70mm/min， 预热时间为8-12s对厚度为3mm的0Cr18Ni9不锈钢板材进行焊接。0Cr18Ni9不锈钢 板材焊接后，接头的抗拉强度为412MPa，达到基材抗拉强度的79.23％。这是由于搅 拌摩擦焊后焊合区的微观组织不均匀，导致接头的性能降低。

发明内容

为了克服现有不锈钢的固态连接方法接头连接强度低的不足，本发明提供一种中 空型1Cr11Ni2W2MoV钢件的固态连接方法。该方法将1Cr11Ni2W2MoV钢待连接件 进行SiC水砂纸打磨和超声清洗，将处理好的1Cr11Ni2W2MoV钢待连接件固定在真 空连接炉中，进行外加压力连接，在整个连接过程中采用抽真空保护，连接完成后中 空型1Cr11Ni2W2MoV钢件冷却到一定温度再充氩气冷却。由于在连接过程中， 1Cr11Ni2W2MoV钢发生了一定的塑性变形，促进了连接面的晶界迁移，消除了连接 面的空洞缺陷，未出现溶化组织，形成了冶金结合，实现了高性能连接。本发明中空 型1Cr11Ni2W2MoV钢件连接面的室温剪切强度为820MPa，与基材的室温剪切强度 (860MPa)相比，接头的室温剪切强度为基材的95.3％。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种中空型1Cr11Ni2W2MoV钢件的 固态连接方法，其特点是包括以下步骤：

步骤一、依次用80#、240#、600#、1000#、1500#SiC水砂纸逐级打磨1Cr11Ni2W2MoV 钢待连接件的连接表面，然后进行超声清洗。

步骤二、将两件经步骤一处理后的1Cr11Ni2W2MoV钢待连接件的连接表面对接在 一起，固定在真空连接炉中的夹具上，连接面与夹具上平面保持平行。