一种马氏体时效钢的焊接及热处理方法及步骤

　　本发明涉及一种钢材的焊接及热处理方法，具体是一种适用于针对18％ni型马氏体时效钢的焊接及热处理方法，属于热处理技术领域。

　　背景技术：

　　熔焊时在高温热源的作用下，靠近焊缝两侧的一定范围内发生组织和性能变化的区域称为热影响区。焊接接头主要是由焊缝和热影区两大部分组成，其间存在一个过渡区，称为熔合区。因此要保证焊接接头的质量，就必须使焊缝和热影响区的组织与性能同时都达到要求。热影响区中的过热区的温度在固相线至1100℃之间、宽度约1～3mm，焊接时该区域内奥氏体晶粒严重长大，冷却后得到晶粒粗大的过热组织，塑性和韧度明显下降，过热区存在的问题已成为焊接接头的薄弱地带。

　　马氏体时效钢(即超低碳马氏体时效硬化型超高强度钢)的基体为超低碳的铁镍或铁镍钴马氏体，其特点是：马氏体形成时不需要快冷，可变温及等温形成；具有体心立方结构；硬度约为hrc20，塑性很好；再加热时不出现像在低碳马氏体中发生的回火现象，并有很大的逆转变温度迟滞，因而可以在较高温度进行马氏体基体内的时效硬化。这种钢是通过金属间化合物的析出使钢强化，然而由于强度较大，如何解决在焊接时焊接接头过热区的塑性和韧度明显下降的问题，一直是业内人士关注的问题。

　　技术实现要素：

　　针对上述问题，本发明提供一种马氏体时效钢的焊接及热处理方法，具体针对18％ni型马氏体时效钢，能够实现提高18％ni型马氏体时效钢焊接接头过热区的抗拉强度。

　　为实现上述目的，本马氏体时效钢的焊接及热处理方法具体针对18％ni型马氏体时效钢，具体包括以下步骤：

　　步骤一，试件焊接：将两块18％ni型马氏体时效钢钢板加工后去除表面灰尘及油污，根据等强度匹配原则选取焊丝；焊接参数的范围为焊接电流60a～110a、焊接电压12.4v～14.4v、焊接速度1.96mm/s～2.88mm/s，对母材进行施焊；

　　步骤二，焊后退火处理：进行退火处理，退火处理温度为750℃～850℃，保温时间为200min～300min。

　　作为本发明的进一步改进方案，步骤一中焊接电流为范围为80a～95a，焊接速度为1.96mm/s～2.5mm/s。

　　作为本发明的进一步改进方案，步骤二中退火温度与保温时间分别为800℃～858℃与280min～286min。

　　作为本发明的进一步改进方案，步骤一中两块18％ni型马氏体时效钢钢板加工坡口类型为i型。

　　作为本发明的进一步改进方案，步骤一中选取的焊丝型号为er70s-6。

　　与现有技术相比，本马氏体时效钢的焊接及热处理方法通过设置合理的焊接电流和焊接速度可获得较小尺寸的晶粒，通过设置合理的退火温度和保温时间实现18％ni型马氏体时效钢焊接试样的抗拉强度和延伸率均可以得到提高，而过热区的硬度仅仅下降少许，因此可以在对过热区的性能影响较小的前提下实现18％ni型马氏体时效钢焊接试样的抗拉强度和延伸率均可以得到提高。

　　具体实施方式

　　下面以上海宝钢集团生产的18％ni型马氏体时效钢钢板为例对本发明做进一步说明。

　　首先将两块钢板加工成合适尺寸，去除表面灰尘及油污，坡口类型为i型，根据等强度匹配的原则选取焊丝，型号为er70s-6；焊接参数的范围分别为：焊接电流60a～110a，焊接电压12.4v～14.4v，焊接速度1.96mm/s～2.88mm/s，对母材进行施焊；焊后将试样焊缝处磨平，沿垂直于焊缝方向取过热区试样。

　　然后将过热区试样使用600#、800#、1000#、2000#的砂纸打磨后使用2.5μm的金刚石抛光剂进行抛光处理，使用体积分数为5％的硝酸酒精溶液对其进行腐蚀，在光学金相显微镜下观察金相组织，选择晶粒尺寸最小的试样作为退火试样。

　　然后以退火试样对应的焊接参数再次施焊、取样后进行退火处理，退火处理温度为750℃～850℃，保温时间为200min～300min。

　　最后利用拉伸试验机对经热处理后试样的抗拉强度进行检测统计。

　　实施例1

　　当焊接电流为范围为80a～95a，焊接速度为1.96mm/s～2.5mm/s时，试样的晶粒尺寸较小，其范围为42.89μm～66.46μm。当电流为85a，焊接速度为1.96mm/s时，可获得最小尺寸的晶粒，即42.89μm，此时，试样的抗拉强度为675.83mpa，延伸率为3.86％，过热区硬度为63hra。

　　实施例2

　　当退火温度与保温时间分别于800℃～858℃与280min～286min时，试样的抗拉强度有所提升，其范围在740.80mpa～754.3mpa，见下表1，当退火温度与保温时间分别为846℃与286min时，试样的抗拉强度达到最大值，最大值为754.3mpa，此时，延伸率为8.18％，过热区硬度为60.18hra，此时试件抗拉强度较未退火而言提升了11.7％、延伸率提升了52.81％，而过热区硬度仅下降3hra，对于过热区性能来说影响不大。

　　表1力学性能对应退火参数统计表

　　技术特征：

　　技术总结

　　本发明公开了一种马氏体时效钢的焊接及热处理方法，具体针对18％Ni型马氏体时效钢，将两块18％Ni型马氏体时效钢钢板加工后去除表面灰尘及油污，选取型号为ER70S?6的焊丝；焊接参数的范围为焊接电流60A～110A、焊接电压12.4V～14.4V、焊接速度1.96mm/s～2.88mm/s，对母材进行施焊；焊后进行退火处理，退火处理温度为750℃～850℃，保温时间为200min～300min。本发明通过设置合理的焊接电流和焊接速度可获得较小尺寸的晶粒，通过设置合理的退火温度和保温时间实现18％Ni型马氏体时效钢焊接试样的抗拉强度和延伸率在对过热区的性能影响较小的前提下均得到提高。

　　技术研发人员：陈岩

　　受保护的技术使用者：徐州欣略智能科技有限公司

　　技术研发日：2018.12.04

　　技术公布日：2019.03.19