一种DQ耐磨钢中薄板单面焊淬硬工艺制造技术

本发明专利技术属于焊接技术领域，公开了一种DQ耐磨钢中薄板单面焊淬硬工艺：1)母材为厚度为3～8mm的DQ耐磨钢；2)预估焊缝和热影响区的硬度，调整焊丝成分及焊接工艺参数，使预估硬度不低于母材硬度的87％；3)采用单面气体保护焊，当焊接热影响区的过热区和正火区全部奥氏体化、不完全正火区部分奥氏体化时进行水冷，水冷时避免水与电弧直接接触，将水加至无电弧的焊接部位，电弧过后冷却水自行覆盖焊接处开始快冷，形成淬硬组织。本发明专利技术通过预估焊缝和热影响区的硬度，选配焊丝和焊接工艺，在焊接时把握热影响区奥氏体化的时机快速冷却淬火，形成淬硬组织，使硬度得到显著提高。使硬度得到显著提高。

【技术实现步骤摘要】
一种DQ耐磨钢中薄板单面焊淬硬工艺


[0001]本专利技术属于焊接
，具体涉及一种DQ耐磨钢中薄板单面焊淬硬工艺。

技术介绍

[0002]随着经济建设的不断发展，工程机械使用越来越多，耐磨钢板需求量迅猛增长。钢铁绿色及减量化制造技术促进了直接淬火(DQ)低合金耐磨钢的开发，由于合金含量低、综合性能良好，已逐步在装载机、挖掘机、疏浚管等得到越来越多的应用，且以中薄板为主。通过在线直接淬火加低温回火工艺，使钢种达到高强度及高韧性，并具有优良的焊接抗裂性能。
[0003]耐磨钢一般焊于其它支撑结构上，用于抗磨损的部位，焊缝多起连接作用；但是在某些场合如箱体内板，则要求焊接处也要有良好的耐磨性能，对于此类应用，焊缝则不只起连接作用，焊接接头已成为工作部位，这样对焊接接头耐磨性能等都有相当的要求。但由于DQ耐磨钢合金含量与传统钢相比有明显减少，若采用常规焊接工艺，焊接接头硬度即而耐磨性能会明显降低，成为薄弱环节。
[0004]文献“WNM360L耐磨钢材料焊接工艺开发及应用，金属加工，2018.8”中，介绍船用耐磨尾滚筒筒体，在筒体制造过程涉及到对接焊，采用40mm厚度的WNM360L耐磨钢，母材的硬度为293～325HV
10
，热影响区的硬度为214～229HV
10
，焊缝的硬度为219～229HV
10
，焊接接头硬度降低明显。文献“NR360贝氏体耐磨钢板的组织与性能，安徽工业大学学报，2009.7”中，研究30mm厚NR360贝氏体耐磨钢板焊接性能，母材组织为板条状无碳化物贝氏体及残余奥氏体组织，硬度355HB；焊缝组织主要为块状和针状铁素体组织，硬度低至190HV。
[0005]因此，如何解决焊接接头硬度明显降低的问题，是行业内亟待解决的难题。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术存在的不足，提供一种DQ耐磨钢中薄板单面焊淬硬工艺，通过预估焊缝和热影响区的硬度，选配焊丝和焊接工艺，在焊接时把握热影响区奥氏体化的时机快速冷却淬火，形成淬硬组织，使硬度得到显著提高。
[0007]为解决本专利技术所提出的技术问题，本专利技术提供一种DQ耐磨钢中薄板单面焊淬硬工艺，包括以下步骤：
[0008]1)母材性能：为DQ耐磨钢，碳当量CE为0.42～0.48％，厚度为3～8mm，硬度HV
10
≥330，
‑
20℃冲击功KV2≥27J，抗拉强度Rm≥1100Mpa；
[0009]2)选配焊丝及焊接工艺：按照下列公式预估焊缝和热影响区的硬度，调整焊丝成分及焊接工艺参数，使预估硬度不低于母材硬度的87％；
[0010]HV＝0.75HV1+0.25HV2[0011]HV1＝97+949C+27Si+11Mn+8Ni+16Cr+20lgv
r
[0012]HV2＝
‑
348+185C+330Si+153Mn+66Ni+144Cr+191Mo+
[0013]lgv
r
(89+54C
‑
55Si
‑
22Mn
‑
10Ni
‑
20Cr
‑
33Mo)
[0014][0015]式中：HV为预估硬度，HV1为马氏体硬度，HV2为贝氏体硬度；
[0016]C、Si、Mn、Ni、Cr、Mo为焊丝或母材成分中该元素的重量百分含量，单位％；计算焊缝硬度时取焊丝成分，计算热影响区硬度时取母材成分；
[0017]Vr为特征温度冷速，单位为K/h；T为特征温度，T0为预热温度，q为焊接功率，v为焊接速度，λ为钢的导热系数；
[0018]3)进行焊接：采用单面气体保护焊，当焊接热影响区的过热区和正火区全部奥氏体化、不完全正火区部分奥氏体化时进行水冷，水冷时避免水与电弧直接接触，将水加至无电弧的焊接部位，电弧过后冷却水自行覆盖焊接处开始快冷，形成淬硬组织。
[0019]上述方案中，所述母材的化学成分及重量百分含量为：C：0.15～0.25％，Si：0.4～0.7％，Mn：1.2～1.5％，P≤0.02％，S≤0.015％，Cr：0.1～0.3％，Als：0.02～0.05％，Ti≤0.03％，其余为Fe及不可避免夹杂。
[0020]上述方案中，所述焊丝的化学成分及重量百分含量为：C：0.06～0.11％，Si：0.5～0.7％，Mn：1.5～1.8％，P≤0.02％，S≤0.015％，Ni：0.8～1.2％，Cr：0.3～0.5％，Cu：0.15～0.3％，Ti：0.06～0.15％，其余为Fe及不可避免夹杂。
[0021]上述方案中，所述特征温度冷速不超过室温水淬最大冷速200℃/s。
[0022]上述方案中，所述焊接功率等于焊接电流乘以焊接电压，焊接电流为180～290A，焊接电压为20～29V，焊接速度为38～70cm/min。
[0023]上述方案中，所述焊丝的焊接线能量E＝(1～2.5)
×
t，式中，E的单位为kJ/cm，t为母材厚度，单位为mm。
[0024]上述方案中，所述单面气体保护焊的保护气为78～82％Ar与18～22％CO2混合气，保护气流量为10～20L/min。
[0025]上述方案中，所述水冷的水流量为6～12L/min，水温为室温，水冷宽度为30～60mm，冷速为75～200℃/s。
[0026]上述方案中，所述淬硬组织为马氏体、贝氏体中的至少一种。
[0027]进一步地，在焊缝、过热区及正火区形成的淬硬组织为马氏体和贝氏体，其中马氏体的体积占比为60～90％；在不完全正火区形成的组织淬硬组织为马氏体、铁素体和珠光体，其中马氏体的体积占比为30～60％。
[0028]本专利技术的技术构思是：
[0029]钢材焊接时，将产生焊缝、过热区、正火区、不完全正火区、介于Ac1～回火温度的回火区及回火温度以下的区域。过热区：也称粗晶区，焊接时温度1100℃以上，被完全奥氏体化且奥氏体晶粒显著长大，根据焊后冷却速度的不同，将分别转化为马氏体、贝氏体、珠光体及铁素体等。正火区：也称细晶区，焊接时温度900～1100℃，被完全奥氏体化但晶粒较细，根据焊后冷却速度的不同，将分别转化为马氏体、贝氏体、珠光体及铁素体等。不完全正火区：焊接时温度700～900℃，一部分奥氏体化，一部分母材组织回火析出碳化物，根据焊后冷却速度的不同，奥氏体将分别转化为马氏体、贝氏体、珠光体及铁素体等。回火区：包括回火索氏体、回火托氏体，或还有回火马氏体，具体根据钢板本身回火温度而定。
[0030]对于中薄板，在正常焊接条件下，由于焊后冷却较为缓慢或回火的影响，这些区域
难以再形成马氏体，因此硬度会产生显著下降。如果设法在焊接时过热区、正火区及不完全正火区奥氏体化后立即进行快冷淬火，使这些区域得到淬火组织马氏体或贝氏体。同时由于快冷的作用，回火本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种DQ耐磨钢中薄板单面焊淬硬工艺，其特征在于，包括以下步骤：1)母材性能：为DQ耐磨钢，碳当量CE为0.42～0.48％，厚度为3～8mm，硬度HV
10
≥330，
‑
20℃冲击功KV2≥27J，抗拉强度Rm≥1100Mpa；2)选配焊丝及焊接工艺：按照下列公式预估焊缝和热影响区的硬度，调整焊丝成分及焊接工艺参数，使预估硬度不低于母材硬度的87％；HV＝0.75HV1+0.25HV2HV1＝97+949C+27Si+11Mn+8Ni+16Cr+20lgv
r
HV2＝
‑
348+185C+330Si+153Mn+66Ni+144Cr+191Mo+lgv
r
(89+54C
‑
55Si
‑
22Mn
‑
10Ni
‑
20Cr
‑
33Mo)式中：HV为预估硬度，HV1为马氏体硬度，HV2为贝氏体硬度；C、Si、Mn、Ni、Cr、Mo为焊丝或母材成分中该元素的重量百分含量，单位％；计算焊缝硬度时取焊丝成分，计算热影响区硬度时取母材成分；Vr为特征温度冷速，单位为K/h；T为特征温度，T0为预热温度，q为焊接功率，v为焊接速度，λ为钢的导热系数；3)进行焊接：采用单面气体保护焊，当焊接热影响区的过热区和正火区全部奥氏体化、不完全正火区部分奥氏体化时进行水冷，水冷时避免水与电弧直接接触，将水加至无电弧的焊接部位，电弧过后冷却水自行覆盖焊接处开始快冷，形成淬硬组织。2.根据权利要求1所述的DQ耐磨钢中薄板单面焊淬硬工艺，其特征在于，所述母材的化学成分及重量百分含量为：C：0.15～0.25％，Si：0.4～0.7％，Mn：1.2～1.5％，P≤0.02％，S≤0.015％，Cr：0...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄治军，陈浮，彭畅，郑绍鹏，何亚元，牟文广，何嘉，
申请(专利权)人：武汉钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：