[发明专利]一种高碳当量厚板坯真空预热焊接复合制备工艺

说明书

本发明属于金属材料技术领域，具体涉及一种高碳当量厚板坯真空预热焊接复合制备工艺，包括以下步骤：高碳当量铸坯组对及准备；铸坯预热：采用摩擦预热，将对置好的铸坯预热至200‑440℃；真空焊接：预热结束后，对预热后的对置铸坯采用真空电子束焊机焊接；铸坯后热：将焊接后的对置铸坯及时进车底炉加热或者回火。本发明的工艺提高了高碳当量钢坯的预热效率和焊接生产效率，避免了引入异种金属材料熔敷的过渡层，减少了成分不符部分的切损，提高了复合坯轧制钢板的金属收得率。

技术领域

本发明属于金属材料技术领域，具体涉及一种高碳当量厚板坯真空预热焊接复合制备工艺。

背景技术

焊接复合钢坯的生产通常采用真空电子束焊接封闭组对钢坯的四周接缝，贴合表面组对前事先清理保证结合面清洁。对于更高强度及高合金的焊接复合钢坯的生产，由于钢种成分设计碳当量高，不预热直接焊接焊缝和热影响区存在产生焊接冷裂纹的极大可能。目前高合金复合钢坯的焊接生产工艺有两种：一种是复合铸坯焊前预热(热坯、焊枪预热)后采用真空电子束焊接，需要增加焊前预热、焊后热处理工艺设施或者热坯料以避免真空电子束焊缝及热影响区冷裂纹的产生保证焊接复合坯的焊接质量。另一种工艺是在更高强度及高合金的钢坯结合面的四周环绕焊接低碳钢成分的钢板或熔敷金属，待结合面加工平整清理干净后面对面组合钢坯，不预热进行真空电子束焊接。因焊接熔合部分转化成低碳低合金成分金属之间焊接，因而不需预热，也无需真空预加热炉。两种工艺除了需要真空电子束焊机等设备之外，第一种工艺还需要增加真空预热工艺或准备热坯料，真空预热方式有预加热炉加热或者采用双真空电子枪预热，采用真空电子枪预热整个复合铸坯实用效果不好，采用有预加热炉加热需要增加预加热炉，热坯料加热复合坯料一是生产组织繁琐，二是高温影响真空系统寿命和真空效果；第二种工艺虽不需要真空预加热炉，但是由于焊接过渡区引入了异种金属，考虑到此部分与钢材主体成分不符需要切除，实际钢板的金属收得率可能有所下降。以上两种工艺加工流程较长，生产效率较低。

还有一种摩擦焊接工艺，多用于空气中小型环状工件间的焊接或者条形工件间的焊接。摩擦焊是在加压条件下相对旋转运动待结合面及附近的金属升高到较高的热塑性温度后，加大顶锻压力挤出结合面上含氧化物的热金属以提高界面的清洁度，并在压力下保持一定时间以实现材料间的高质量固态焊接。此种焊接方法需要摩擦焊接温度高，加压压力大，因此只适用于小型工件的焊接。

发明内容

针对现有的高碳当量复合钢坯焊接工序流程长生产组织复杂、成材率低的问题，本发明提供了一种高碳当量厚板坯真空预热焊接复合制备工艺，提高了高碳当量钢坯的预热效率和焊接生产效率，避免了引入异种金属材料熔敷的过渡层，减少了成分不符部分的切损，提高了复合坯轧制钢板实际金属收得率。

一种高碳当量厚板坯真空预热焊接复合制备工艺，包括以下步骤：

(1)高碳当量铸坯组对及准备：将高碳当量铸坯待结合表面加工平整，外形加工尺寸相当，清理铸坯，而后将铸坯表面面对面组合，铸坯外形尺寸对齐；

(2)铸坯预热：采用摩擦预热，将对置好的铸坯预热至200-440℃；

(3)真空焊接：预热结束后，对预热后的对置铸坯采用真空电子束焊机焊接；

(4)铸坯后热：将焊接后的对置铸坯及时进车底炉加热或者回火。

进一步的，所述步骤(1)中，加工后的铸坯表面光洁度4-9级，清理后平整清洁，无油污、水分、灰尘、氧化物、铁屑杂质。