[发明专利]一种高强度低密度钢材焊接工艺

说明书

本发明属于焊接技术领域，公开了一种高强度低密度钢材焊接工艺，包括以下步骤：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；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；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，得到焊缝中析出Fe₃Al相的退火件。采用本发明中的技术方案为Fe‑Mn‑Al‑C系低密度钢提供了一种焊接工艺，得到的工件力学性能高。

技术领域

本发明属于焊接工艺技术领域，具体涉及一种高强度低密度钢材焊接工艺。

背景技术

随着中国经济持续快速发展，机动车保有量继续保持快速增长态势，截至2018年底，全国机动车保有量达3.27亿辆。研究表明：汽车燃油消耗与其车身自重成线性关系，在其他条件不变的前提下，汽车重量每减少10％，燃油消耗可降低6～8％，而每减少1L的燃油消耗，就会少排放2.45kg的CO₂，可见减小汽车尾气的排放对环境的影响是非常大的。另外，在航空航天领域，航天器的减重也是意义非凡的，不仅降低油耗，减少排放，也降低运营成本，进而提升航程。

Fe-Mn-Al-C系低密度钢，由于其具备优异的力学性能以及低密度、耐腐蚀等优点，可开发用作低能耗、低CO₂排放的轻量化汽车车身材料，这种低密度高强度的优点依赖于一些轻元素的添加，如C，Al，Mn，这些元素的加入也决定了材料的相结构。根据奥氏体稳定元素(Mn，C)与铁素体形成元素(Al，Si)的比例，铁锰铝碳钢可分为奥氏体单相钢、奥氏体基双相钢、铁素体基双相钢和铁素体单相钢，而不同种铁锰铝碳钢的力学性能有所差异，在寻求一种既具备高强度和高耐腐蚀性能，同时又具备较低密度的铁锰铝碳钢，发明人做了大量的试验。

另外由于目前Fe-Mn-Al-C系低密度钢还处于理论研究阶段，还未投入到实际的生产应用当中，因此该系列材料的制备及焊接工艺均处于探索的阶段，而钢材常用的焊接方式，如电弧焊、CO₂保护焊等通过发明人的试验发现这些工艺在对Fe-Mn-Al-C系低密度钢的焊接性能上有很多不利的影响，因此本发明主要为寻找一种适用于Fe-Mn-Al-C系低密度钢的焊接工艺，保证Fe-Mn-Al-C系低密度钢焊接后力学性能有所提升。

发明内容

本发明意在提供一种适用于高强度低密度钢材的焊接工艺，以提升工件焊接后的力学性能。

为实现上述目的，本发明提供如下基础方案：一种高强度低密度钢材焊接工艺，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。

本技术方案的有益效果：