[发明专利]一种低合金超高强度钢的焊接接头及焊接方法

说明书

一种低合金超高强度钢的焊接接头，其特征在于：焊接接头组织包括针状马氏体和条状贝氏体，且针状马氏体的体积百分比为70‑80％，条状贝氏体的体积百分比为20‑30％。本发明还公开了形成上述焊接接头的焊接方法。与现有技术相比，本发明复相焊接接头可满足低合金超高强度钢中厚板焊接接头件具有高强度兼具高韧性的使用要求，同时本发明操作简单、焊接效率高、易于推广应用。

技术领域

本发明属于金属加工技术领域，具体涉及一种低合金超高强度钢的焊接接头及焊接方法。

背景技术

超高强度钢通常是指室温抗拉强度大于1200MPa、屈服强度大于1000MPa的钢。低合金超高强度钢具有合金元素含量低(合金含量≤5％)、价格低廉、强韧性能适当的特点，在航空航天、陆军装备以及舰船和海洋大型构件等方面得到应用。Mn-Cr-Ni-Mo系低合金超高强度钢是在调质钢的基础上发展的，其含碳量为0.23-0.33％，目前，该类钢种主要是通过锻轧后淬火+回火方式进行强韧化，严格控制淬火与回火温度工艺，获得高强度的马氏体和高韧性的贝氏体组织，达到超高强度钢高抗拉强度和塑性的性能要求。

焊接技术是影响超高强度钢能否广泛应用的关键技术之一。低合金超高强度钢的碳当量高，淬硬性大，常规熔化焊接过程中有明显的冷裂纹倾向和易软化的热影响区。因此，这类钢焊接过程中通常采用焊前预热、焊后热处理的工艺或选用低强度高韧性的焊丝进行施焊，欲防止裂纹产生。然而低强度的超高强度钢焊接接头难以满足现代高速工业发展对超高强度结构件的高强韧性能的需求，而且传统熔化焊接工艺效率低，也无法满足高效率焊接的要求。为了消除焊接裂纹、提高超高强度钢焊接接头的强度和最大限度地提高超高强度钢的焊接生产效率，国内外对这类钢开始采取激光-电弧复合焊接工艺，并选用“等强匹配”的焊丝进行焊接，焊前加热，焊后要求进行热处理，以便减少或消除了焊接裂纹。虽然激光-电弧复合焊接工艺具有焊接速度快、焊缝熔深大、热输入低的优点，获得的焊接接头强度很高，但是选用这种焊接材料的焊接接头的冲击功较低，焊缝组织中的贝氏体含量很难控制，并且超强的焊缝根部易导致根部裂纹的产生。针对大型装备结构件，采用焊前预热和焊后热处理时，很难将整体结构进行精准预热实施。

目前已有将激光-电弧复合焊接技术应用于超高强度钢焊接报道，如申请号为CN201510649015.5的发明专利申请《一种中厚超高强钢板激光-MAG焊接方法》(申请公布号为CN105108341A)公开了一种中厚超高强钢板激光-MAG焊接方法，解决了焊前预热和焊后热处理的问题，但其焊接效率较低；又如申请号为CN201210039761.9的发明专利申请《用于厚板高强或超高强钢拼焊的激光-MAG复合焊接方法》(申请公布号为CN103252589A)公开了一种高强或超高强钢激光-电弧复合热源焊接方法，实现了超高强钢的高速焊接和高强度匹配的焊接，但是焊接接头的冲击功低，无法满足高强韧的需求。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种低合金超高强度钢的高强韧复相焊接接头。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种形成上述焊接接头的焊接方法。

本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种低合金超高强度钢的焊接接头，其特征在于：焊接接头组织包括针状马氏体和条状贝氏体，且针状马氏体的体积百分比为70-80％，条状贝氏体的体积百分比为20-30％。

优选的，所述焊接接头的抗拉强度Rm≥1300MPa，屈服强度Rp0.2≥1200MPa，断后伸长率A≥14％，-20℃冲击功AKv≥100J。

本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种形成如上所述焊接接头的焊接方法，其特征在于：采用激光-双丝MAG复合焊接工艺对中厚板低合金超高强度钢工件实施双面单道或多道拼焊，步骤为：

一、在工件的待拼焊部位开X型坡口，坡口角度15-40°，钝边5-10mm；