[发明专利]一种不锈钢焊接接头表面强化处理的方法

说明书

技术领域

本发明属于对金属表面强化处理技术领域，涉及一种对不锈钢焊接接头强化处理的方法。

背景技术

奥氏体不锈钢因其具有良好的韧性、延展性和耐腐蚀性而被广泛的应用于化学、汽车制造、核工业。在实际应用中，不锈钢通常要求焊接。然而，任何焊接技术都会诱发一些冶金结构的变化，如微观偏析、二次相沉淀、孔隙、硬化裂纹和热影响区的晶粒异常生长。这些变化往往使其机械强度降低、抗应力腐蚀能力差、易于腐蚀。例如，传统的电弧焊往往造成晶粒粗化，并且在热影响区沿晶界产生富铬的碳化物，易于晶间腐蚀断裂，同时塑性显著降低。焊缝处质量下降不仅影响了材料的使用寿命，同时也限制应用领域。但是由于焊接区形状复杂，焊接区域小，而使常用的强化方法不适用或强化效果不明显。

目前改善焊接接头性能的方法主要有焊后热处理、局域补强方法、深冷强化处理方法和冲击强化处理方法。

对于焊后热处理，以均匀化焊缝结构，可恢复一定程度的强度，小幅度增加3-5%；适用于小型焊件的性能恢复。

对于局域补强方法，比如，中国发明专利CN200620007473.5公开了一种修补强化焊接部位的超陶瓷防腐涂层，能够强化和保护容易腐蚀的焊接部位。但对强度的提高不明显。

对于深冷强化处理方法，中国发明专利CN200910075367.9 和CN201110057835.7 公开了对铝合金和镁合金进行液氮冷却深冷强化处理4-6h，可使合金硬度增加8-12%。

对于冲击强化处理方法，中国发明专利CN102127630A介绍了采用激光冲击强化X70管线钢焊接接头的处理方法，有效地增加了管线钢焊接接头抗H₂S应力腐蚀和氢致开裂性能。中国发明专利CN200910027130.3公开了一种基于激光冲击波和电磁脉冲的复合冲击材料表面强化方法及装置，可防止材料表面产生有害的残余拉应力，消除焊接应力和提高抗应力腐蚀。但由于激光冲击波是一个快速且不稳定的热循环过程，因此在焊缝周围出现较大的温度梯度，在获得细化晶粒和残余压应力的同时，焊缝接头表面产生塑性变形。

综上所述，目前所采用的改善不锈钢焊接接头的力学性能的方法均存在力学性能改善不明显问题，如焊后热处理使得硬度提高仅为3-5%，深冷处理方式使得硬度仅提高8-12%，激光冲击强化方法存在焊缝变形等的技术问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述的技术问题而提供一种不锈钢焊接接头表面强化处理的方法。

本发明的技术原理

表面机械研磨处理技术是一种非常有效的表面强化技术。通过控制弹丸的能量，连续多方位撞击样品表面而获得超细晶和超细孪晶结构，最终使材料的机械性能得到显著改善，如更高的硬度和强度，增强的摩擦磨损性能等。针对不同形状、大小样品特定区域的性能要求，可以通过采用不同的处理方式来实现。

本发明的技术方案

一种不锈钢焊接接头表面强化处理的方法，即利用表面机械研磨技术处理不锈钢焊接接头，在不锈钢焊接接头的表面制备出超细晶和超细孪晶结构，从而使其具有高的表面硬度和改善焊接接头区表面粗糙度。

上述的一种不锈钢焊接接头表面强化处理的方法，具体包括如下步骤：

（1）、将待处理的不锈钢焊件依次用蒸馏水和无水乙醇清洗，干燥后，待处理；

（2）、依据待处理的不锈钢焊件形状和尺寸不同，采用如下方式进行表面强化处理：

待处理的不锈钢焊件尺寸小于10mm，直接放入冲击室内，与弹丸一起冲击合金钢盖子，即可实现整体强化，强化处理过程弹丸的冲击高度3-12mm，所用的弹丸直径为0.3～3mm，弹丸的材质可为陶瓷、不锈钢、硬质合金钢或轴承钢等，弹丸密度为1～8个/mm²，处理温度为-80～23℃，时间0.5～30min；

待处理的不锈钢焊件尺寸为大于10mm的板状样品，选择直线步进模式，调整冲击窗口，强化处理过程自动完成，强化处理过程弹丸的冲击高度3-12mm，所用的弹丸直径为0.5～8mm，弹丸的材质为陶瓷、不锈钢、硬质合金钢或轴承钢等，弹丸密度为1～6个/mm²，处理温度-80～23℃，时间0.5～40min；

待处理的不锈钢焊件尺寸为大于10mm的管状样品，选择旋转模式，调整冲击窗口，强化处理过程自动完成，强化处理过程弹丸的冲击高度3-12mm，所用的弹丸直径为0.5～8mm，弹丸的材质为陶瓷、不锈钢、硬质合金钢或轴承钢等，弹丸密度为1～8个/mm²，处理温度-80～23℃，时间0.5～40min。