厚規(guī)格耐磨鋼板與高強(qiáng)度鑄鋼的焊接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋼鐵材料焊接技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種厚規(guī)格耐磨鋼板與高強(qiáng)度鑄鋼焊接方法，特別涉及一種40?50mm厚規(guī)格硬度級(jí)別為HBW450級(jí)高級(jí)別耐磨鋼板與高強(qiáng)度鑄鋼焊接方法。
【背景技術(shù)】
[0002]耐磨鋼板廣泛應(yīng)用于高耐磨性能的工程、采礦、建筑、水泥生產(chǎn)、煤炭、電力以及冶金等機(jī)械產(chǎn)品上，如超大型自卸卡車、推土機(jī)、刮板輸送機(jī)及轉(zhuǎn)載機(jī)等應(yīng)用工況惡劣的設(shè)備上。同時(shí)，耐磨鋼通常為焊接結(jié)構(gòu)件，尤其在煤礦綜采設(shè)備上和鑄件焊接較多，這就要求耐磨鋼母材除了具備優(yōu)異的耐磨性外，焊接接頭位置也需要具備優(yōu)異的綜合性能。
[0003]高強(qiáng)度耐磨鋼尤其是HBW450耐磨鋼由于含碳量在0.48%以上，成分碳含量較高，同時(shí)加入Cr、Mo、B等提高淬透性及淬硬性的合金元素，因而其硬度和脆性較大，增加了高強(qiáng)度耐磨鋼冷裂紋的敏感性；同時(shí)，對(duì)焊材鑄件尤其是900MPa級(jí)別高強(qiáng)度鑄件，C、Cr、B等提高淬透性及淬硬性元素含量高，鑄態(tài)組織以柱狀晶分布，經(jīng)調(diào)質(zhì)后達(dá)到強(qiáng)度要求，組織以回火馬氏體為主，但原始奧氏體晶粒極為粗大，這就直接導(dǎo)致韌性差，焊接極易出現(xiàn)開裂等質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。在焊接過(guò)程中，由于受到焊接熱循環(huán)的作用，焊接接頭熱影響粗晶區(qū)過(guò)熱，奧氏體晶粒嚴(yán)重粗化，在焊后快速冷卻過(guò)程中產(chǎn)生粗大淬硬的馬氏體組織，導(dǎo)致熱影響粗晶區(qū)成為該鋼焊接接頭的冷裂紋主要敏感區(qū)之一。對(duì)于強(qiáng)度級(jí)別大于lOOOMPa的HBW450級(jí)耐磨鋼和900MPa級(jí)鑄鋼對(duì)焊時(shí)，尤其厚度規(guī)格在40mm以上的耐磨鋼和鑄鋼對(duì)焊時(shí)，由于厚度規(guī)格大、焊接裂紋敏感性強(qiáng)，焊接時(shí)開裂等質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)更大。與此同時(shí)，要使焊縫金屬與母材達(dá)到等強(qiáng)匹配存在很大的技術(shù)難度，即使焊縫達(dá)到了等強(qiáng)，往往焊縫的塑韌性降低到了不可接受的程度，抗裂性能也隨之顯著下降，為了防止焊接裂紋的產(chǎn)生，科學(xué)的工藝技術(shù)條件就顯得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種厚規(guī)格耐磨鋼板與高強(qiáng)度鑄鋼的焊接方法，該焊接方法在施焊前預(yù)熱，焊接材料按照低強(qiáng)匹配原則，采用合適的焊接材料和較高的熱輸入，保證了焊接接頭抗拉強(qiáng)度達(dá)到900MPa以上，而且使焊縫表面沒有缺陷，大大提高了焊接使用壽命和安全可靠性。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0006]—種厚規(guī)格耐磨鋼板與高強(qiáng)度鑄鋼的焊接方法，所述耐磨鋼板和高強(qiáng)度鑄鋼厚度相同，其中所述耐磨鋼板硬度范圍為HBW420-470(比如HBW425、HBW430、HBW440、HBW450、HBW460、HBW465)，抗拉強(qiáng)度范圍為 1200MPa_1600MPa(比如 1220MPa、1250MPa、1280MPa、1300MPa、1320MPa、1350MPa、1380MPa、1420MPa、1440MPa、1480MPa、1520MPa、1550MPa、1580MPa);所述高強(qiáng)度鑄鋼的抗拉強(qiáng)度范圍為900MPa_1100MPa(比如920MPa、950MPa、980MPa、lOOOMPa、1020MPa、1050MPa、1080MPa);該焊接方法包括如下步驟:
[0007]預(yù)處理步驟，焊前對(duì)所述耐磨鋼板的坡口邊緣15_25mm(比如16mm、18mm、20mm、22mm,24mm)處和所述鑄鋼端面(即焊接面)進(jìn)行清理打磨；
[0008]預(yù)熱步驟，將清理打磨后的所述耐磨鋼板和所述鑄鋼進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為80?150 °C (比如 82 Γ、85 Γ、90 Γ、95 °C、100 °C、105 °C、110 °C、115 °C、120 °C、125 °C、130 °C、135°C、140°C、145°C、148°C )，預(yù)熱時(shí)間 150_200min (比如 155min、160min、165min、170min、175min、180min、185min、190min、195min)；
[0009]焊接步驟，選用30-15vol % C02(比如 28vol %、25vol %、22vol %、20vol %,18vol %、16vol % )與 70-85vol % Ar (比如 72vol %、75vol %、78vol %、80vol %、82vol %、84vol % )的混合氣體和 60-80Kg(比如 62Kg、64Kg、66Kg、68Kg、70Kg、72Kg、74Kg、76Kg、78Kg)級(jí)實(shí)心焊絲進(jìn)行固定點(diǎn)焊接；其中，
[0010]焊接坡口為帶鈍邊K型坡口；
[0011]焊縫層間溫度控制在180 ?225 °C (比如 182 °C、185 °C、190 °C、195 °C、200 °C、205°C、210°C、215°C、220°C、223°C )；
[0012]打底焊時(shí)，焊接電流為220 ?250A(比如 222A、225A、230A、235A、240A、245A、248A)，焊接電壓為22?26V(比如23V、24V、25V)，焊接速度為25?35cm/min (比如26cm/min、28cm/min、30cm/min、32cm/min、34cm/min)，熱輸入控制在 8_13kJ/cm(比如 9kJ/cm、10kJ/cm、llkj/cm、12kJ/cm)；
[0013]層間焊時(shí)，焊接電流控制在300 ?350A(比如 302A、305A、310A、315A、320A、325A、330A、335A、340A、345A、348A)，焊接電壓為 30 ?35V(比如 31V、32V、33V、34V)，焊接速度為25 ?35cm/min(比如 26cm/min、28cm/min、30cm/min、32cm/min、34cm/min)，熱輸入控制在20 ?25kJ/cm(比如 21kJ/cm、22kJ/cm、23kJ/cm、24kJ/cm)；
[0014]蓋面層時(shí)，焊接電流控制在350 ?400A(比如 352A、355A、360A、365A、370A、375A、380A、385A、390A、395A、398A)，焊接電壓為 33 ?38V (比如 34V、35V、36V、37V)，焊接速度為20 ?25cm/min(比如 26cm/min、28cm/min、30cm/min、32cm/min、34cm/min)，熱輸入控制在33 ?40kJ/cm(比如 34kJ/cm、35kJ/cm、36kJ/cm、37kJ/cm、38kJ/cm、39kJ/cm)。
[0015]上述厚規(guī)格耐磨鋼板與高強(qiáng)度鑄鋼的焊接方法，作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述耐磨鋼板為碳當(dāng)量大于0.45% ;更優(yōu)選地，所述耐磨鋼板是碳當(dāng)量大于0.48%，抗拉強(qiáng)度為1450MPa，硬度級(jí)別為HBW450級(jí)的耐磨鋼NM450。
[0016]上述厚規(guī)格耐磨鋼板與高強(qiáng)度鑄鋼的焊接方法，作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述耐磨鋼板和所述鑄鋼的厚度為40mm?50mm (比如42mm、44mm、45mm、46mm、48mm)。
[0017]上述厚規(guī)格耐磨鋼板與高強(qiáng)度鑄鋼的焊接方法，作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述高強(qiáng)度鑄鋼為抗拉強(qiáng)度950MPa的鑄鋼。
[0018]上述厚規(guī)格耐磨鋼板與高強(qiáng)度鑄鋼的焊接方法，作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，在焊接步驟中，所述混合氣體為20vol % 0)2和80vol % Ar的混合氣體，即所述混合氣體中，C0 2的體積百分比為20vol%，Ar的體積百分比為80vol% ;所述實(shí)心焊絲為抗拉強(qiáng)度70Kg級(jí)實(shí)心焊絲。
[0019]上述厚規(guī)格耐磨鋼板與高強(qiáng)度鑄鋼的焊接方法，作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述焊接坡口中，坡口角度α為38?42° (比如39°、40°、41° )，坡口組裝間隙c為2?5臟(比如2.2臟、2.5臟、3臟、3.5臟、4臟、4.5臟、4.8臟)，純邊b為1?3臟(比如1.2臟、1.5mm、2mm、2.5mm、2.8mm) 0
[0020]上述厚規(guī)格耐磨鋼板與高強(qiáng)度鑄鋼的焊接方法，作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，在所述焊接步驟中，采用多層多道連續(xù)施焊。
[0021]上述厚規(guī)格耐磨鋼板與高強(qiáng)度鑄鋼的焊接方法，作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述實(shí)心焊絲按重量百分比由以下化學(xué)組分組成:C 0.10%, Μη:1.50?1.80%, S1:0.40?0.80%, P 0.020%, S 0.002%, Mo:0.25 ?0.50%，N1:1.30 ?1.50%, Cr:0.20 ?
0.40%, Cu <0.50%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。更優(yōu)選地，所述實(shí)心焊絲按重量百分比由以下化學(xué)組分組成:C:0.06%, Μη:1.65%, Si:0.55%, P:0.012%, S:0.001%, Mo:0.36%, Ni:1.40%, Cr:0.31%, Cu:0.22%，余量為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0023]本發(fā)明采用0)2和Ar混合氣體保護(hù)焊，焊接材料按照低強(qiáng)匹配原則選用抗拉強(qiáng)度60_80Kg級(jí)實(shí)心焊絲施焊，采用科學(xué)焊接工藝，焊前進(jìn)行預(yù)熱，焊后不進(jìn)行熱處理，較高的熱輸入，實(shí)現(xiàn)了焊接接頭較高的強(qiáng)度以及良好的表面和內(nèi)部質(zhì)量，焊接接頭不僅具有較高強(qiáng)度而且具有良好的沖擊韌性，抗拉強(qiáng)度Rm900MPa以上，延伸率7%以上，焊縫中心_20°C沖擊功達(dá)到88J以上，熔合區(qū)鑄鋼端_20°C沖擊功達(dá)到25J以上，熔合區(qū)耐磨鋼端_20°C沖擊功達(dá)到90J以上；而且平焊接頭和角焊接頭的焊縫表面和內(nèi)部沒有缺陷，確保綜合機(jī)械性能滿足設(shè)計(jì)要求，且大大提高了焊接使用壽命和安全可靠性。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為耐磨鋼板與鑄鋼焊接試板組合焊坡口示意圖。
[0025]圖2為耐磨鋼板與鑄鋼焊接試板組合焊坡口放大示意圖。
[0026]1:試件長(zhǎng)度；a:試件寬度；δ:試件厚度；α:坡口角度；b:鈍邊；c:坡口組裝間