本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種改善微合金鋼焊縫組織與性能的熱處理工藝，將含Nb、V、Ti微合金鋼焊縫隨爐快速加熱到Ac3?+（25～75）℃保溫一段時間后冷卻至室溫，將此工藝重復(fù)進(jìn)行3～5次，完成奧氏體向鐵素體和珠光體的轉(zhuǎn)變。按本發(fā)明專利技術(shù)的正火熱處理工藝對含Nb、V、Ti微合金鋼焊縫進(jìn)行多次正火處理，其綜合機械性能得到明顯改善，屈服強度大于360MPa，抗拉強度σb大于510MPa，延伸率大于36%，-20℃下標(biāo)準(zhǔn)沖擊功大于230J，可以用來制造要求具有較高沖擊性能的零部件，顯著提高含Nb、V、Ti微合金鋼焊縫的塑性和韌性，進(jìn)一步提高了含Nb、V、Ti低合金鋼焊縫的安全可靠性，擴大含Nb、V、Ti焊接材料及含Nb、V、Ti鋼的使用范圍。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于金屬材料熱處理
，具體為一種改善微合金鋼焊縫組織與性能的熱處理工藝，可使含Nb、V、Ti微合金鋼焊縫獲得均勻細(xì)小的鐵素體和珠光體組織，以及良好的綜合力學(xué)性能。
技術(shù)介紹
目前鋼鐵企業(yè)正大力發(fā)展高強微合金鋼以滿足不同領(lǐng)域的工業(yè)需要，Nb、V、Ti的碳、氮化物具有在較高溫度下保持微粒而又均勻分布的特性，可以作為細(xì)化晶粒的合金元素而被加入到結(jié)構(gòu)鋼中，低碳鋼通過單獨或復(fù)合加入合金元素Nb、V、Ti可達(dá)到提高鋼材力學(xué)性能的目的。這些合金元素所具有的重要特性之一，就是在一定加熱 溫度下可以固溶于基體，而在熱加工和冷卻過程中，隨著溫度的降低又能以碳化物的形式析出，通過控制其析出行為，可以對鋼的顯微組織和性能產(chǎn)生較大的影響。在低合金鋼中，由于這些合金元素的加入，從而使抑制晶粒長大的方式得以實現(xiàn)，并成為低合金鋼中最重要的細(xì)化晶粒方法之一。目前，Nb、V、Ti被廣泛應(yīng)用在低合金鋼的生產(chǎn)過程中，是提高鋼材強韌性較為有效的合金元素。對含Nb、V、Ti微合金鋼的研究主要集中在不同變形及冷卻條件下，Nb、V、Ti的析出行為及其對鋼材組織及性能的影響，但是對于不同焊后熱處理條件下，Nb、V、Ti的存在形式，及其對焊縫金屬組織和性能的影響還缺乏深入的了解。在熔焊過程中，焊縫的冷卻速度很快，其相變過程達(dá)不到完全平衡狀態(tài)，焊縫組織為極不均勻的鑄造組織，化學(xué)成分分布也很不均勻，影響接頭質(zhì)量，可以采用焊后熱處理方法來改善焊縫組織和性能。對于含Nb、V、Ti微合金鋼焊縫，焊態(tài)下由于冷卻速度較快，焊縫中的Nb、V、Ti來不及析出將固溶于基體中，起到固溶強化的作用，當(dāng)對焊縫進(jìn)行焊后熱處理后，焊縫中的Nb、V、Ti將與C、N結(jié)合形成(Nb，V, Ti) (C，N)析出相，但如果熱處理工藝選擇不當(dāng)，將導(dǎo)致(Nb，V, Ti) (C，N)未充分析出或尺寸過大，此時析出的(Nb，V, Ti)(C，N)顆粒不但沒有起到細(xì)化晶粒和提高焊縫金屬塑性和韌性的作用，反而破壞了基體的連續(xù)性，顯著惡化了焊縫性能，因此對于在要求具有較高塑性和韌性條件下使用的含Nb、V、Ti微合金鋼焊縫要制定合適的熱處理工藝以提高其綜合性能。公開號為CN101215625的專利提出了一種改變焊縫組織性能的形變熱處理方法，該方法雖然能細(xì)化焊縫組織改善焊縫性能，但需要對焊縫進(jìn)行變形，工藝比較復(fù)雜，而且不適于對最終零件進(jìn)行處理。公開號為CN101503757和CN101624645的專利分別提出了兩種改善焊縫性能的熱處理工藝，這兩種方法僅對焊縫金屬進(jìn)行單次熱處理，對焊縫組織和性能的改善作用有限。公開號為CN101805822A的專利提出了一種15CrMoG鋼環(huán)形焊縫熱處理方法，該方法的熱處理溫度較低，只是用來降低焊接應(yīng)力，預(yù)防延遲裂紋，并不能細(xì)化晶粒。公開號為CN102230066A的專利提出了一種12CrlMoV管道焊縫局部熱處理工藝，該方法所用的熱處理溫度較低，能消除焊接應(yīng)力，但對焊縫組織和性能的改善作用較小。公開號為CN102399970A和CN101622365的專利提出的兩種熱處理方法均是采用淬火加回火工藝以改善馬氏體鋼性能。在這些已公開的專利或文章中所使用的熱處理方法很難使含Nb、V、Ti微合金鋼焊縫的組織和性能最優(yōu)化。
技術(shù)實現(xiàn)思路
針對焊態(tài)下含Nb、V、Ti微合金鋼焊縫塑性和韌性較低，不能滿足在要求具有較高塑性和韌性條件下使用的問題，提供一種改善含Nb、V、Ti微合金鋼焊縫組織與綜合性能的熱處理工藝，擴大含Nb、V、Ti焊接材料及含Nb、V、Ti鋼的使用范圍。本專利技術(shù)為一種改善微合金鋼焊縫組織與性能的熱處理工藝，將含Nb、V、Ti微合金鋼焊縫隨爐快速加熱到奧氏體化溫度保溫一段時間后，焊縫中的焊態(tài)組織將發(fā)生完全奧氏體化轉(zhuǎn)變，而且焊縫中的(Nb，V, Ti) (C，N)析出相在保溫過程中會阻止奧氏體晶粒長大，在隨后的冷卻過程中(Nb，V, Ti) (C，N)析出相又會作為鐵素體的核心而增大鐵素體的形核率，最終得到細(xì)化的焊縫組織，并改善焊縫的性能。本專利技術(shù)一種改善微合金鋼焊縫組織與性能的熱處理工藝，包括以下工藝步驟將 含Nb、V、Ti微合金鋼焊縫隨爐快速加熱到Ac3 + (25 75) 1保溫一段時間后冷卻至室溫，將此工藝重復(fù)進(jìn)行3 5次(一共進(jìn)行3 5次),完成奧氏體向鐵素體和珠光體的轉(zhuǎn)變；含Nb、V、Ti微合金鋼焊縫隨爐加熱時的加熱速率不小于1°C /min，優(yōu)選范圍為I ~ 10°C /min ；所述保溫時間為I. 5小時 4. 5小時；冷卻時在空氣中冷卻至室溫，冷卻速度保證不小于2°C /min，優(yōu)選范圍為2 16°C /min,以得到均勻細(xì)小的鐵素體和珠光體組織。本專利技術(shù)中，Ac3是指完全奧氏體化溫度。本專利技術(shù)的原理如下本專利技術(shù)采用焊后進(jìn)行多次正火處理的方法，通過調(diào)整正火工藝次數(shù)，使焊縫組織轉(zhuǎn)變?yōu)檩^為細(xì)小的等軸鐵素體與少量珠光體的混合組織，改善焊縫強度和韌塑性。將含Nb、V、Ti微合金鋼焊縫隨爐快速加熱到Ac3 + (25 75) °C，保溫I. 5小時 4. 5小時完全奧氏體化后空冷，將此工藝重復(fù)進(jìn)行3 5次，完成奧氏體向鐵素體和珠光體的轉(zhuǎn)變。多次正火處理通過細(xì)化晶粒和調(diào)整析出相的方法來實現(xiàn)綜合力學(xué)性能的最佳化，即較高強度與較好韌塑性的組合。按本專利技術(shù)的正火熱處理工藝對含Nb、V、Ti微合金鋼焊縫進(jìn)行多次正火處理，其綜合機械性能得到明顯改善，屈服強度大于360MPa，抗拉強度σ b大于510MPa，延伸率大于36%，-20°C下標(biāo)準(zhǔn)沖擊功大于230J，可以用來制造要求具有較高沖擊性能的零部件。I、本專利技術(shù)從控制焊縫焊后不同正火熱處理工藝出發(fā)，通過改變焊縫組織和析出相大小，來調(diào)整焊縫強度和韌塑性。根據(jù)含Nb、V、Ti微合金鋼焊縫不同正火次數(shù)條件下微觀組織演變特征，通過選擇合適的熱處理工藝，獲得了均勻細(xì)小的鐵素體和珠光體組織，以及良好的綜合力學(xué)性能。2、本專利技術(shù)所有采用的熱處理工藝參數(shù)均可以實現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用。3、本專利技術(shù)可以顯著提高含Nb、V、Ti微合金鋼焊縫的塑性和韌性，進(jìn)一步提高了含Nb,V,Ti低合金鋼焊縫的安全可靠性，擴大含Nb、V、Ti焊接材料及含Nb、V、Ti鋼的使用范圍。附圖說明圖I為本專利技術(shù)含Nb、V、Ti微合金鋼焊縫的正火熱處理工藝示意圖；圖2為實施例I的焊縫金相組織；圖3為實施例2的焊縫金相組織；圖4為實施例3的焊縫金相組織；圖5為比較例I的焊縫金相組織；圖6為比較例2的焊縫金相組織；圖7為比較例3的焊縫金相組織；圖8為比較例4的焊縫金相組織；·圖9為比較例5的焊縫金相組織。具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例對本專利技術(shù)作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但不夠成對本專利技術(shù)的任何限制。本專利技術(shù)所使用的熱處理設(shè)備無特殊要求，普通電阻爐即可。本專利技術(shù)中含Nb、V、Ti微合金鋼焊縫的化學(xué)成分見表I。經(jīng)測試，試樣成分的Ac3為890°C。試樣焊縫金屬使用富氬基二氧化碳焊方法焊得，焊接試驗條件見表2，母材為S355J2G3鋼。表I含Nb、V、Ti微合金鋼焊縫金屬的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)元素 I C I Si I Mn I P I S I Nb I V I Ti I Fe成分 0.03- 0.30 1.00~ 彡 ( 0.020 0.02 0.02- Λ Θ 規(guī)范 0 15 1.20 1.本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
一種改善微合金鋼焊縫組織與性能的熱處理工藝，其特征在于：將含Nb、V、Ti微合金鋼焊縫隨爐快速加熱到Ac3？+（25～75）℃保溫一段時間后冷卻至室溫，將此工藝重復(fù)進(jìn)行3～5次，完成奧氏體向鐵素體和珠光體的轉(zhuǎn)變。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：魏世同，劉仁東，呂冬，徐榮杰，林利，
申請(專利權(quán))人：鞍鋼股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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