專利名稱：一種細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遠不能與母材匹配，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化 焊縫金屬。采用特殊的冶煉工藝，如TMCP可制造出細晶粒鋼，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)，細化凝固 后的焊縫金屬的晶粒，但此類方法設(shè)備復雜，工藝復雜，成本較高，不易操作， 限制了其在生產(chǎn)上的應用。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，焊縫細化率達到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?shù)暮附庸に?而導致的不合格產(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)亞晶細化，其室溫沖擊值提高到平均92J。 實施例2一種細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)亞晶細化，其室溫沖擊值提高到平均41J。 實施例3
一種細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)亞晶細化，其室溫沖擊值提高到平均47J。 實施例4
一種細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，遠遠低于41J的標準要求。
對上述焊縫組織進行組織細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)亞晶細化，其室 溫沖擊值提高到平均75J。 實施例5
一種細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 的標準要求。
對上述焊縫組織進行組織細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)亞晶細化，其室 溫沖擊值提高到平均123J。 實施例6
一種細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 的標準要求。
對上述焊縫組織進行組織細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 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 化率達到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?shù)暮附庸に嚩鴮е碌牟缓?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_c1～A_c3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_c1～A_c3之間，保溫1.5～2小時，空冷，再進行一次低于相變點A_c1的回火處理。焊縫金屬包括手工電弧焊、埋弧焊、氣電立焊、CO₂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，焊縫細化率達到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而導致的返修處理，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, 陶學理, 然 魏 申請人:武漢科技大學