[发明专利]一种高强度低密度钢材焊接工艺

权利要求书

1.一种高强度低密度钢材焊接工艺，其特征在于：所述钢材的化学通式为Fe-29Mn-9Al-0.9C，包括以下步骤：

步骤1：预热，将待焊接的钢材在300～350℃温度下保温20～45min，所述钢材的厚度为2～3.5mm；

步骤2：焊接，采用TIG焊接工艺进行焊接得到焊接件，焊接电压为10～14V，焊接电流为120～160A，焊接过程中采用惰性气体作为保护气体，保护气体流速为7～9L/min，焊接速度13～17cm/min；

步骤3：退火处理，将采用步骤2得到的焊接件放入初始温度为400～450℃热处理炉中，升温至680～730℃，保温1～2h，后在热处理炉中冷却至300～350℃，取出焊接件冷却至室温，得到退火件，所述退火件的组织结构由铁素体相、奥氏体相及Fe₃Al相组成。

2.根据权利要求1所述的一种高强度低密度钢材焊接工艺，其特征在于：所述步骤1中的钢材在预热前，对钢材的表面进行除锈、去油污和打磨处理。

3.根据权利要求1所述的一种高强度低密度钢材焊接工艺，其特征在于：所述步骤2中的惰性气体为纯度高于99.99％的氩气。

4.根据权利要求1所述的一种高强度低密度钢材焊接工艺，其特征在于：所述步骤2中的焊接件焊缝凝固完毕后，立刻对焊缝进行敲打。

5.根据权利要求1所述的一种高强度低密度钢材焊接工艺，其特征在于：所述步骤3中热处理炉的升温速率为120～150℃/h，热处理炉的降温速率为80～100℃/h。

6.根据权利要求1～5任意一项所述的一种高强度低密度钢材焊接工艺，其特征在于：所述Fe-29Mn-9Al-0.9C钢材原料包括质量百分比为51.35％的纯铁、3.6％的铬铁、5.3％的镍铁、0.95％的石墨碳、0.3％的单质硅、29％的电解锰和9.5％的铝块。

7.根据权利要求6所述的一种高强度低密度钢材焊接工艺，其特征在于：所述Fe-29Mn-9Al-0.9C钢材的制备工艺包括以下步骤：

步骤(1)：装料，将质量百分比为51.35％的纯铁、3.6％的铬铁、5.3％的镍铁、0.05％的石墨碳和0.3％的单质硅放置在真空感应炉的坩埚内，将29％的电解锰、0.9％的石墨碳和9.5％的铝块分别放置在真空感应炉的原料槽内，抽真空使真空感应炉内压强降到20Pa以下；

步骤(2)：熔化，启动真空感应炉使坩埚中的原料熔化，待原料完全熔化后，关闭电源；

步骤(3)：合金化，再次打开真空感应炉的电源，采用30～35KW功率加热，将原料槽内的电解锰和石墨碳加入坩埚中，10～15min后将原料槽内的铝块加入坩埚中；0.8～1.5h后去除真空，出钢浇注，冷却后得到钢锭；

步骤(4)：锻造，将步骤3得到的钢锭在1050～1100℃温度下进行初锻，于850～900℃温度下进行终锻，终锻后空冷至室温。

8.根据权利要求7所述的一种高强度低密度钢材焊接工艺，其特征在于：所述Fe-29Mn-9Al-0.9C钢材的制备工艺步骤(1)中的原料在装料之前对原料的表面进行除锈和去油污处理。

9.根据权利要求7所述的一种高强度低密度钢材焊接工艺，其特征在于：所述Fe-29Mn-9Al-0.9C钢材的制备工艺步骤(2)中包括三个阶段，第一阶段，真空感应炉加热功率为10KW，加热时间为10min；第二阶段，将真空感应炉的功率调至50KW，直到原材料完全熔化为钢水；第三阶段，将真空感应炉的功率下调至30KW，30～35min后关闭真空感应炉的电源。

10.根据权利要求7所述的一种高强度低密度钢材焊接工艺，其特征在于：所述Fe-29Mn-9Al-0.9C钢材的制备工艺步骤(4)中的钢锭在锻造之前放入热处理炉中，加热至1180℃，保温2h。