專利名稱：耐候鋼火焰矯正工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬金屬材料加工工藝技術領域，具體涉及一種耐候鋼火焰矯正工藝。
背景技術：
火焰矯正是低碳鋼焊接結構常用的一種制造工藝。而耐候鋼是高速動車組轉向架焊接構架選用的熱軋板材。又因其含有一定合金成分，如銅、磷、鉻、鎳等，使得該類鋼材對火焰加熱的敏感性明顯高于普通低碳鋼。一旦火焰加熱溫度選擇不當或產生較大偏離，就會使火焰加熱區(qū)的母材性能產生顯著變化(圖I)，嚴重降低轉向架構架的使用性能和運行安全性。國內外對在高耐候鋼構架產品上采用火焰矯正技術也十分謹慎。能否在高耐候鋼構架產品上很好地運用火焰矯正技術，關鍵在于第一能否恰當選擇和準確控制火焰加熱區(qū)的熱規(guī)范。目前國內還沒有相關報道。生產中火焰加熱溫度的選擇和控制也基于傳統經驗。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種可使耐候鋼火焰矯正區(qū)母材的硬度和強度最接近母材， 火焰矯正區(qū)金屬的低溫沖擊功高于母材，沖擊功與同材質試件相比顯著提高的火焰矯正工藝。本發(fā)明包括下列步驟I.選擇測量溫度范圍-32。。 1350°C、測量距離比30 I、測量精度±1. 5%、分辨率O. 1°C、響應時間< I秒、光譜響應8 14um、發(fā)射率O. 10 I. 00可調的紅外測溫儀， 使用前要仔細閱讀說明書，掌握原理和使用方法，并根據工件火焰矯正區(qū)最高加熱溫度不同對紅外測溫儀的發(fā)射率進行實際標定；2.確定測試距離比要滿足30 I，被測量物體的面積要大于紅外測溫儀的檢測面積的2倍；3.準備好耐候鋼加熱工件，并根據常規(guī)的火焰矯正工藝確定的加熱位置和形狀， 在工件上畫出火焰加熱區(qū)的輪廓，明確加熱范圍；4.用中性氧乙炔焰對工件加熱區(qū)均勻加熱，同時用紅外測溫儀對加熱區(qū)的中心部位進行實時監(jiān)控；當無后續(xù)消應力熱處理時，工件加熱區(qū)不得選在載荷較大的拉應力區(qū)；5.工件上的火焰矯正區(qū)最高加熱溫度要控制在730 750°C，紅外測溫儀的發(fā)射率為O. 85，當工件上的火焰矯正區(qū)最高加熱溫度達到730 750°C后，再維持2 3分鐘， 保證加熱區(qū)有一個溫度均勻化的過程；6.讓加熱區(qū)進入空冷狀態(tài)，使工件自然冷卻至室溫；7.不得在工件同一位置上多次重復步驟4-6的加熱和冷卻過程。以往工業(yè)領域采用測溫筆或熱電偶測溫。采用測溫筆測溫僅能判定某一界限值， 不能實現連續(xù)測溫和靈活測溫；采用熱電偶測溫則不適合表面測溫與大范圍對工件表面的靈活監(jiān)控測溫。而紅外測溫儀則非常適用于工件表面的靈活測溫，但必須按本發(fā)明的所提
3供的工件表面溫度與發(fā)射率的對應關系(圖2)對紅外測溫儀的重要編程參數——發(fā)射率進行實際核對，即當工件上的火焰矯正區(qū)最高加熱溫度要控制在730--750°C時，紅外測溫儀的發(fā)射率為O. 85 ;否則，會影響紅外測溫儀的準確性。以往的火焰矯正技術對加熱區(qū)最高溫度的控制范圍大都在600 700°C，即不能超過鋼材的相變點727°C;盡量避免超過相變溫度。本發(fā)明的火焰矯正工藝則強調火焰矯正區(qū)最高溫度要控制在ACl附近溫度范圍，即730--750°C，此時矯正區(qū)母材的硬度下降最小， 強度基本與母材一致，而低溫沖擊功卻非常理想。其工藝內涵就是通過該加熱工藝，減少原始母材中鐵素體晶粒之間的片狀滲碳體，在隨后的空冷過程中，使矯正區(qū)母材中鐵素體晶粒之間的再次析出粒狀三次滲碳體。進而得到更為強韌的顯微組織(圖4)。采用本發(fā)明對耐候鋼進行火焰矯正，可使耐候鋼火焰矯正區(qū)母材的硬度和強度最接近母材，火焰矯正區(qū)金屬的顯微組織中的鐵素體晶粒之間有清晰可見的彌散質點分布于晶界上，因而火焰矯正區(qū)金屬的低溫沖擊功均可高于母材；在_40°C試驗溫度時，沖擊功Akv 達到200J，為火焰矯正區(qū)最高加熱控制在600 650°C的同材質試件沖擊功Akv的2. 5倍 (圖 5)。


圖I為不同加熱規(guī)范條件的火焰矯正區(qū)母材硬度曲線圖2為實際標定的紅外測溫儀發(fā)射率與工件表面溫度的關系曲線圖3為HT-856D高溫型紅外測溫儀監(jiān)測的火焰矯正區(qū)的熱循環(huán)曲線圖4為三次滲碳體在F晶界上彌散分布的掃描電鏡照片圖5為不同加熱規(guī)范條件的火焰矯正區(qū)母材沖擊功一轉變溫度曲線圖I和圖3中S355J2為非合金結構鋼，S355J2W為耐候鋼。圖5中Wl為最高加熱溫度800°C ；W2為最高加熱溫度750°C ；W3為最高加熱溫度 7000C ；W4為最高加熱溫度650°C。
具體實施例方式下面以S355J2W耐候鋼為例，并結合附圖闡述本工藝實施步驟和技術要點(I)選擇測量溫度范圍_32°C 1350°C、測量距離比30 I、測量精度± I. 5%、分辨率O. 1°C、響應時間< I秒、光譜響應8 14um、發(fā)射率O. 10 I. 00可調的紅外測溫儀， 使用前要仔細閱讀說明書，掌握原理和使用方法；(2)根據S355J2W耐候鋼的火焰加熱溫度參數對紅外測溫儀的發(fā)射率進行實際標定，以便準確控制加熱規(guī)范，(圖2為實際標定的紅外測溫儀發(fā)射率與S355J2W耐候鋼工件表面溫度的關系曲線)；(3)確定測試距離比滿足30 1，被測量工件的面積要大于紅外測溫儀的檢測面積的2倍；(4)準備好S355J2W耐候鋼加熱工件，并根據常規(guī)的火焰矯正工藝確定的加熱位置和形狀，在工件上畫出火焰加熱區(qū)的輪廓，明確加熱范圍；(5)用中性氧乙炔焰對工件加熱區(qū)均勻加熱，并同時用紅外測溫儀對加熱區(qū)的中心部位進行實時監(jiān)控(圖3為HT-856D高溫型紅外測溫儀監(jiān)測的火焰矯正區(qū)的熱循環(huán)曲線)；當無后續(xù)消應力熱處理時，工件加熱區(qū)不得選在載荷較大的拉應力區(qū)；(6) S355J2W耐候鋼工件上的火焰矯正區(qū)最高加熱溫度要控制在730—750°C (即 ACl溫度附近)，當工件加熱區(qū)的最高加熱溫度達到此溫度后，再維持2-3分鐘，保證加熱區(qū)有一個溫度均勻化的過程；(7)讓加熱區(qū)進入空冷狀態(tài)，使工件自然冷卻至室溫。必須強調的是不得在工件同一位置上多次重復步驟(5)-(7)的加熱和冷卻過程。本發(fā)明的技術要點是I.確保工件上的火焰矯正區(qū)最高加熱溫度控制在730 750°C ；2.火焰加熱區(qū)的形狀可根據矯正焊接殘余變形的情況，靈活采用帶狀、三角形或點狀；3.不得在工件同一加熱位置上多次重復進行火焰矯正；4.采用空冷方式，不用水冷方式；5.火焰性質要選擇中性焰，不要采用碳化焰；6.當無后續(xù)消應力熱處理時，加熱區(qū)不要選在載荷較大的拉應力區(qū)；7.對具有較強淬硬傾向的鋼材不要采用火焰矯正工藝。本發(fā)明的試驗結果證明采用上述工藝進行火焰矯正時，火焰矯正區(qū)母材的硬度和強度最接近母材，火焰矯正區(qū)金屬的顯微組織中的鐵素體晶粒之間有清晰可見的彌散質點分布于晶界上(見圖4)，因而火焰矯正區(qū)金屬的低溫沖擊功均高于母材，在_40°C試驗溫度時，沖擊功Akv達到200J，為火焰矯正區(qū)最高加熱溫度控制在600 650°C條件下的同材質試件沖擊功Akv的2. 5倍(見圖5)。
權利要求
1. 一種耐候鋼火焰矯正工藝，其特征在于包括下列步驟(1)選擇測量溫度范圍-32°c 1350°C、測量距離比30 I、測量精度± I. 5%、分辨率 O. 1°C、響應時間< I秒、光譜響應8 14um、發(fā)射率O. 10 I. 00可調的紅外測溫儀，使用前要仔細閱讀說明書，掌握原理和使用方法，并根據工件火焰矯正區(qū)最高加熱溫度不同對紅外測溫儀的發(fā)射率進行實際標定；(2)確定測試距離比要滿足30 1，被測量物體的面積要大于紅外測溫儀的檢測面積的2倍；(3)準備好耐候鋼加熱工件，并根據常規(guī)的火焰矯正工藝確定的加熱位置和形狀，在工件上畫出火焰加熱區(qū)的輪廓，明確加熱范圍；(4)用中性氧乙炔焰對工件加熱區(qū)均勻加熱，同時用紅外測溫儀對加熱區(qū)的中心部位進行實時監(jiān)控；當無后續(xù)消應力熱處理時，工件加熱區(qū)不得選在載荷較大的拉應力區(qū)；(5)工件上的火焰矯正區(qū)最高加熱溫度要控制在730 750°C，紅外測溫儀的發(fā)射率為 O. 85 ;當工件上的火焰矯正區(qū)最高加熱溫度達到730 750°C后，再維持2 3分鐘，保證加熱區(qū)有一個溫度均勻化的過程；(6)讓加熱區(qū)進入空冷狀態(tài)，使工件自然冷卻至室溫；(7)不得在工件同一位置上多次重復步驟(4)-(6)的加熱和冷卻過程。
全文摘要
耐候鋼火焰矯正工藝屬金屬材料加工工藝技術領域，本發(fā)明包括根據不同材料對紅外測溫儀的發(fā)射率進行標定；確定測試距離比滿足30∶1；用中性氧乙炔焰對工件加熱區(qū)均勻加熱，同時用紅外測溫儀對加熱區(qū)的中心部位進行實時監(jiān)控；工件上的火焰矯正區(qū)最高加熱溫度控制在730～750℃，紅外測溫儀的發(fā)射率為0.85，當工件上的火焰矯正區(qū)最高加熱溫度達到730～750℃后，再維持2～3分鐘，讓加熱區(qū)空冷。采用本發(fā)明可使耐候鋼火焰矯正區(qū)母材硬度和強度最接近母材，火焰矯正區(qū)金屬的低溫沖擊功可高于母材，在-40℃試驗溫度時，沖擊功為火焰矯正區(qū)最高加熱溫度控制在600～650℃同材質試件沖擊功的2.5倍。
文檔編號C21D11/00GK102605148SQ20121009674
公開日2012年7月25日 申請日期2012年4月5日 優(yōu)先權日2012年4月5日
發(fā)明者劉學, 李洪梅, 李貴忠, 白志范 申請人:吉林大學