[发明专利]超高强度焊接接头及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及通过将抗拉强度为1100MPa以上且厚度为4～12mm的钢板使用组合了激光束和气体保护弧焊的激光复合焊接进行单道焊接而得到的超高强度焊接接头及其制造方法，具体而言涉及-40℃下的2mmV型缺口夏比冲击试验中的吸收能(vE-40)为27J/cm²以上的强度及韧性优异、且适用于建筑机械和产业机械等的超高强度焊接接头。

背景技术

近年来，建筑物的大型化、高层化的需求增加，为缩短建设工期、削减施工成本，要求建设中使用的起重机等建筑机械和产业机械进一步大型化、高功能化。为满足这种要求，建筑机械、产业机械中使用的钢板的高强度化取得了进展，最近已在使用抗拉强度超过1100MPa的超高强度钢板。

以往，在钢板的焊接中一直使用手工焊接、气体保护弧焊、埋弧焊接等。但是，近年来为了实现钢板焊接的高效率化，探讨使用组合了激光和气体保护弧焊的激光复合焊接。

作为激光复合焊接的方法，有通过气体保护弧焊形成熔池后对其进行激光照射的方法、或者通过照射激光赋予高密度的线能量来使钢板熔融后对其进行气体保护弧焊的方法。

当钢板的焊接采用激光复合焊接时，可获得比以往的焊接更深的熔深，因此，若钢板的板厚在12mm以下即可进行单道焊接，能高效地焊接钢板。

作为使用激光复合焊接来焊接钢板的方法，已提出有专利文献1和专利文献2中记载的技术。

在专利文献1中公开了一种超高强度焊接钢管的制造方法，其使用显微组织为铁素体和回火马氏体和下部贝氏体的混合组织且抗拉强度为800MPa以上的钢板，将该钢板成形至管状后，利用激光复合焊接法将对接部焊接。

另外，在专利文献2中公开了一种超高强度高变形性焊接钢管的制造方法，其使用铁素体+贝氏体、铁素体+马氏体、以及铁素体+贝氏体+马氏体中任一者以面积分率计为90%以上且抗拉强度为900MPa以上的钢板，将该钢管成形至管状后，利用激光复合焊接法将对接部焊接。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-23569号公报

专利文献2：日本特开2008-248315号公报

发明内容

发明要解决的课题

为了将板厚为4～12mm的钢板高效地焊接，优选使用组合了激光束和气体保护弧焊的激光复合焊接来进行单道焊接。

当钢板的板厚为4mm以上时，除抗拉强度外对韧性也有要求。特别是作为建筑机械和产业机械中使用的焊接接头，大多要求-40℃下的2mmV型缺口夏比冲击试验中的吸收能(vE-40)在27J/cm²以上。为此，板厚为4mm以上且应用了激光复合焊接的钢板限于钢板的抗拉强度为1050MPa左右为止，没有对激光复合焊接在抗拉强度为1100MPa以上的超高强度钢中的应用进行探讨的例子。

若对抗拉强度为1100MPa以上的钢进行激光复合焊接，则焊接金属的组织成为马氏体单相，而且由于是单道焊接，因此焊接金属在凝固的状态下被使用，从而很难确保焊接金属的韧性。为此，希望有即使在对抗拉强度为1100MPa以上的钢板进行激光复合焊接的情况下也能满足焊接金属的强度和韧性的技术。

本发明是鉴于上述课题而完成的发明，其目的在于提供即使在将厚度为4～12mm且抗拉强度为1100MPa以上的钢板使用组合了激光束和气体保护弧焊的激光复合焊接进行单道焊接的情况下、也能满足抗拉强度和韧性的焊接金属以及超高强度焊接接头。

用于解决课题的手段

在抗拉强度为1100MPa以上且厚度为4～12mm的钢板的焊接中，为了确保焊接接头的抗拉强度，焊接金属必须为马氏体单相的组织。

在激光束单独的焊接中，焊接金属是凝固状态的组织，马氏体的板条块及板条束变粗大，因此很难确保韧性。另一方面，若仅通过气体保护弧焊来进行单道焊接，则需要较高的线能量，因此冷却速度会变慢，很难确保焊接金属和焊接接头整体的抗拉强度。

为此，本发明人们想到了组合了激光束和气体保护弧焊的激光复合焊接。本发明人认为激光复合焊接利用气体保护弧焊来形成含有氧的焊接金属，对其使用激光束，以较少的线能量使其较深地熔透，与以往的气体保护弧焊相比，能以非常快的冷却速度进行焊接，由此能在焊接金属内使微细的氧化物分散并结晶析出，因此马氏体的组织(板条块或板条束等)微细，即使焊接金属的组织是马氏体单相也能确保充分的韧性。