專利名稱:一種細(xì)化焊縫金屬組織的熱處理方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于金屬制造和熱處理工藝領(lǐng)域。具體涉及一種細(xì)化焊縫金屬組織 的熱處理方法。
背景技術(shù):
生產(chǎn)實踐中常用的焊接方法,如手工電弧焊、熔化極氬弧焊、C02氣保護焊, 高效率的埋弧焊、氣電立焊等,所形成的焊縫組織都是粗大的柱狀晶形態(tài),而 且隨著焊接效率的提高,大熱輸入使焊縫組織的柱狀晶更加粗大。粗大的柱狀 晶造成了焊縫組織的性能,如室溫沖擊韌性等遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能與母材匹配,形成了焊 接接頭性能的薄弱環(huán)節(jié)。
添加合金元素是細(xì)化金屬組織的一個基本方法,但對于焊縫金屬來說,快
速冷卻的特點決定了不能通過合金元素,如Nb、 V等的碳氮化物彌散析出細(xì)化 焊縫金屬。采用特殊的冶煉工藝,如TMCP可制造出細(xì)晶粒鋼,但對于焊縫組織 來說,不可能經(jīng)受這樣的冶煉工藝?,F(xiàn)有文獻表明低頻機械振動、高頻超聲 振動、電磁振動可有效破碎和打亂正在成長的晶粒,改變結(jié)晶形態(tài),細(xì)化凝固 后的焊縫金屬的晶粒,但此類方法設(shè)備復(fù)雜,工藝復(fù)雜,成本較高,不易操作, 限制了其在生產(chǎn)上的應(yīng)用。通過調(diào)整焊接工藝,如采用小線能量焊接,只能在 較小的范圍內(nèi)減小柱狀晶的寬度,并且小線能量焊接明顯降低焊接的生產(chǎn)效率; 如采用多層多道焊接工藝,利用后一焊層對前面焊層的熱作用,只可碎化部分 柱狀晶,組織細(xì)化率低。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在解決上述技術(shù)問題,目的是提供一種工藝及設(shè)備簡單、效果明 顯的細(xì)化焊縫金屬組織的熱處理方法。
為實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用的技術(shù)方案是對于碳鋼和低合金鋼焊縫金 屬,其加熱速度為350 400'C/小時,熱處理溫度為相變點Ad Ae3之間,保溫 1.5 2小時,空冷。對于高合金鋼焊縫金屬,其加熱速度為350 400'C/小時,熱處理溫度為相 變點AerAe3之間,保溫1.5-2小時,空冷;然后進行一次低于相變點Ael的回 火處理。
所述的焊縫金屬包括手工電弧焊、埋弧焊、氣電立焊、C02氣保焊和熔化極 氬弧焊焊接所形成的焊縫組織。
由于采用上述技術(shù)方案,本發(fā)明具有以下積極效果
(1) 焊縫組織經(jīng)過相變點Ae廣Ae3之間的熱處理后,重新奧氏體化,發(fā)生奧 氏體的重新形核和長大,打碎了直接凝固的柱狀晶,使焊縫金屬發(fā)生細(xì)化;
(2) 與常規(guī)焊后熱處理不同之處,在于熱處理溫度高于Ad點以上,并無增 加其它復(fù)雜工藝;
(3) 采用常用的熱處理設(shè)備,不需增設(shè)專用設(shè)備。
因此,本發(fā)明具有工藝簡單、設(shè)備簡單的特點,實施本發(fā)明的熱處理工藝 后,焊縫細(xì)化率達(dá)到90%以上,適用于碳鋼、低合金鋼及高合金鋼的幾乎所有焊 接方法形成的焊縫金屬。特別適合于焊接工藝苛刻,以及因不適當(dāng)?shù)暮附庸に?而導(dǎo)致的不合格產(chǎn)品的返修處理。采用本發(fā)明進行返修處理,同常用的返修處 理方法相比,成本降低30%,因此又具有返修成本低的特點。
具體實施例方式
下面結(jié)合具體方式對本發(fā)明作進一步描述,并非對本發(fā)明保護范圍的限制
一種細(xì)化焊縫金屬組織的熱處理方法。對Q235普通碳鋼采用手工電弧焊焊 接,焊絲型號為E4301,直徑為3.2mm,焊接熱輸入為25kJ/cm。
焊縫組織由寬度約為250 30(Him的柱狀晶和少量等軸晶粒組成,其室溫沖 擊值平均為32J。
對上述焊縫組織進行組織細(xì)化的焊后熱處理加熱速度為350 40(TC/小時,
熱處理溫度為相變點Ae廣Ae3之間,空冷。熱處理后的上述焊縫組織96%的柱
狀晶碎化,未發(fā)生碎化的柱狀晶內(nèi)亞晶細(xì)化,其室溫沖擊值提高到平均92J。 實施例2一種細(xì)化焊縫金屬組織的熱處理方法。對16Mn低合金鋼采用埋弧焊焊接, 傳絲型號為H08MnA,直徑為3.2mm,焊劑為HJ431,悍接線能量為30kJ/cm。
焊縫組織由寬度約為270~310^im的柱狀晶和少量等軸晶粒組成,其室溫沖 擊值平均為12J。
對上述焊縫組織進行組織細(xì)化的焊后熱處理加熱速度為350 40(TC/小時, 熱處理溫度為相變點Ae廣Ae3之間,空冷。熱處理后的上述焊縫組織94%的 柱狀晶碎化,未發(fā)生碎化的柱狀晶內(nèi)亞晶細(xì)化,其室溫沖擊值提高到平均41J。 實施例3
一種細(xì)化焊縫金屬組織的熱處理方法。對大型儲油罐用610E低合金鋼,采 用氣電立焊焊接,焊接線能量為95kJ/cm。
焊縫組織由寬度約為380~420拜的柱狀晶和少量等軸晶粒組成,其室溫沖 擊值平均為20J。
對上述焊縫組織進行組織細(xì)化的焊后熱處理加熱速度為350 40(TC/小時,
熱處理溫度為相變點Ae廣Ae3之間,空冷。熱處理后的上述焊縫組織91%的
柱狀晶碎化,未發(fā)生碎化的柱狀晶內(nèi)亞晶細(xì)化,其室溫沖擊值提高到平均47J。 實施例4
一種細(xì)化焊縫金屬組織的熱處理方法。對超(超)臨界鍋爐用P92高合金 鋼,采用手工電弧焊焊接,焊條為ThermanitMTS616,焊接熱輸入為15kJ/cm。
經(jīng)常規(guī)730°C/4小時焊后熱處理后,P92焊縫金屬由300 350pm柱狀晶及 少量等軸晶粒組成,室溫沖擊值平均值為14.7J,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于41J的標(biāo)準(zhǔn)要求。
對上述焊縫組織進行組織細(xì)化的焊后熱處理加熱速度為350 40(TC/小時,
熱處理溫度為相變點Ae廣Ae3之間,空冷;再經(jīng)730°C/4小時回火處理。熱處理
后的上述焊縫組織96%的柱狀晶碎化,未發(fā)生碎化的柱狀晶內(nèi)亞晶細(xì)化,其室 溫沖擊值提高到平均75J。 實施例5
一種細(xì)化焊縫金屬組織的熱處理方法。對超(超)臨界鍋爐用T91高合金 鋼,采用埋弧焊焊接,焊接熱輸入為12kJ/cm。
5經(jīng)常規(guī)760°C/2小時焊后熱處理后,T91多層多道焊縫組織由寬度約為 300~350^im的柱狀晶和少量等軸晶粒組成,其室溫沖擊值僅均為33J,低于41J 的標(biāo)準(zhǔn)要求。
對上述焊縫組織進行組織細(xì)化的焊后熱處理加熱速度為350 40(TC/小時, 熱處理溫度為相變點Ad Ae3之間,空冷;再經(jīng)760°C/2小時回火處理。熱處理 后的上述焊縫組織97%的柱狀晶碎化,未發(fā)生碎化的柱狀晶內(nèi)亞晶細(xì)化,其室 溫沖擊值提高到平均123J。 實施例6
一種細(xì)化焊縫金屬組織的熱處理方法。對超(超)臨界鍋爐用E911高合金 鋼,采用熔化極氬弧焊焊接,焊絲直徑為l.Omm,焊接熱輸入為18kJ/cm。
經(jīng)常規(guī)760°C/2小時焊后熱處理后,E911多層多道焊縫組織由寬度約為 300~350pm的柱狀晶和少量等軸晶粒組成,其室溫沖擊值僅均為15.3J,低于41J 的標(biāo)準(zhǔn)要求。
對上述焊縫組織進行組織細(xì)化的焊后熱處理加熱速度為350 400'C/小時,
熱處理溫度為相變點Ae廣Ae3之間,空冷;再經(jīng)76(TC/2小時回火處理。熱處理
后的上述焊縫組織95%的柱狀晶碎化,未發(fā)生碎化的柱狀晶內(nèi)亞晶細(xì)化,其室 溫沖擊值提高到平均53J。
本實施例l 6的焊縫組織經(jīng)過相變點Ad Ac3之間的熱處理后,重新奧氏體化, 發(fā)生奧氏體的重新形核和長大,打碎了直接凝固的柱狀晶,使焊縫金屬發(fā)生細(xì) 化;與常規(guī)焊后熱處理不同之處,在于熱處理溫度高于A^點以上,并無增加其 它復(fù)雜工藝;采用常用的熱處理設(shè)備,不需增設(shè)專用設(shè)備。
本具體實施方式
具有工藝簡單、設(shè)備簡單的特點,熱處理工藝后的焊縫細(xì) 化率達(dá)到90%以上。適用于碳鋼、低合金鋼及高合金鋼的幾乎所有焊接方法形成 的焊縫金屬。特別適合于焊接工藝苛刻以及因不適當(dāng)?shù)暮附庸に嚩鴮?dǎo)致的不合 格產(chǎn)品的返修處理。采用本發(fā)明進行返修處理,同常用的返修處理方法相比, 成本降低30%,因此又具有返修成本低的特點。
權(quán)利要求
1、一種細(xì)化焊縫金屬組織的熱處理方法,其特征是對于碳鋼和低合金鋼焊縫金屬,加熱速度為350~400℃/小時,熱處理溫度為相變點Ac1~Ac3之間,保溫1.5~2小時,空冷;對于高合金鋼焊縫金屬,加熱速度為350~400℃/小時,熱處理溫度為相變點Ac1~Ac3之間,保溫1.5~2小時,空冷;然后進行一次低于相變點Ac1的回火處理。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)化焊縫金屬組織的熱處理方法,其特征在于所述的焊縫金屬包括手工電弧焊、埋弧焊、氣電立焊、C02氣保焊和熔化極氬弧焊焊接所形成的焊縫組織。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種細(xì)化焊縫金屬組織的熱處理方法。其技術(shù)方案是對于碳鋼和低合金鋼焊縫金屬,加熱速度為350~400℃/小時,熱處理溫度為相變點A<sub>c1</sub>~A<sub>c3</sub>之間,保溫1.5~2小時,空冷;對于高合金鋼焊縫金屬,加熱速度為350~400℃/小時,熱處理溫度為相變點A<sub>c1</sub>~A<sub>c3</sub>之間,保溫1.5~2小時,空冷,再進行一次低于相變點A<sub>c1</sub>的回火處理。焊縫金屬包括手工電弧焊、埋弧焊、氣電立焊、CO<sub>2</sub>氣保焊和熔化極氬弧焊焊接所形成的焊縫組織。本發(fā)明具有工藝簡單、設(shè)備簡單的特點,焊縫細(xì)化率達(dá)到90%以上。本發(fā)明不僅適合碳鋼、低合金鋼和高合金鋼焊縫金屬的熱處理,尤其適合于焊接工藝苛刻及因焊接工藝不當(dāng)而導(dǎo)致的返修處理,同常用方法相比,返修成本降低30%。
文檔編號C21D9/50GK101624645SQ20091006343
公開日2010年1月13日 申請日期2009年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月4日
發(fā)明者吳開明, 咸 孫, 王紅鴻, 鋒 胡, 陶學(xué)理, 然 魏 申請人:武漢科技大學(xué)