CN110434503A - 一种a743-ca6nm材料的焊接工艺 - Google Patents

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刘秋军
王建明
张雷
白瑞
王冬
李广鹏
夏岩
何洪涛
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Abstract

本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种A743‑CA6NM材料的焊接工艺。本发明的技术方案如下：一种A743‑CA6NM材料的焊接工艺，包括如下步骤：1)将A743‑CA6NM材料做成试板，其厚度为40mm，采取平对接U型坡口焊缝形式；2)以焊条E410NiMo作为焊接材料；3)焊前对所述试板进行预热，预热温度≥150℃；4)焊接过程中控制层间温度≤260℃；5)进行焊后热处理，将所述试件冷却至室温，然后进行回火热处理，加热温度为600±10℃。本发明提供的A743‑CA6NM材料的焊接工艺，用于对A743‑CA6NM材料进行焊接。

Description

一种A743-CA6NM材料的焊接工艺
技术领域
本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种A743-CA6NM材料的焊接工艺。
背景技术
挖掘机中的减速机为关键部件，需要定期维护修理，确保挖掘机能正常工作。减速机机壳材料为ZG35CrMo，由于挖掘机工作环境多为野外，工作温度40℃～-50℃恶劣工况环境，在服役过程中经常发生锈蚀现象，尤其在定位止口和密封面、螺纹孔处锈蚀最为严重，严重影响正常维护检修。采用材料为A743-CA6NM马氏体不锈钢替换ZG35CrMo，用于制造挖掘机减速机机壳，以防止发生锈蚀现象。A743-CA6NM材料在铸造过程中不可避免的会出现缺陷，需要补焊，需要确定合理的工艺参数及过程控制方法。
发明内容
本发明提供一种A743-CA6NM材料的焊接工艺，用于对A743-CA6NM材料进行焊接。
本发明的技术方案如下：一种A743-CA6NM材料的焊接工艺，包括如下步骤：
1)将A743-CA6NM材料做成试板，其厚度为40mm，采取平对接U型坡口焊缝形式；
2)以焊条E410NiMo作为焊接材料；
3)焊前对所述试板进行预热，预热温度≥150℃；
4)焊接过程中控制层间温度≤260℃；
5)进行焊后热处理，将所述试件冷却至室温，然后进行回火热处理，加热温度为600±10℃。
本发明的有益效果为：A743CA-6NM属于马氏体不锈钢，焊接过程中容易产生冷裂纹，焊前采取预热，预热温度根据含碳量及结构形式选择≥150℃，焊接过程中严格控制层间温度≤260℃，这样能够避免焊件产生裂纹。焊后进行回火热处理，加热温度为600±10℃，因为较高的温度可导致由于显微组织中的未被回火的马氏体在冷却到室温后发生重新硬化。回火前必须使焊件冷却至室温，试件焊后不应从焊接温度直接升温进行回火处理，因为在焊接过程奥氏体可能未完全转变，如焊后立即升温回火，会出现碳化物沿奥氏体晶界沉淀和奥氏体向珠光体转变，产生晶粒粗大组织，严重降低韧性。
附图说明
图1为试件坡口形式及尺寸图；
图2为焊口宏观金相组织5倍图；
图3为A743-CA6NM母材金相组织200倍图，金相组织为回火马氏体+极少量的铁素体；
图4为试件熔合线金相组织200倍图；
图5为试件焊缝金相组织200倍图，母材由回火马氏体+极少量的铁素体组成、熔合区由马氏体组成、焊缝由马氏体组成。
具体实施方式
一种A743-CA6NM材料的焊接工艺，包括如下步骤：
1)将A743-CA6NM材料做成试板，其厚度为40mm，采取平对接U型坡口焊缝形式；试板化学成份如表1，材料力学性能如表2；
表1试板化学成份
表2材料力学性能
2)以焊条E410NiMo作为焊接材料；E410NiMo成份及性能如表3、表4；
表3E410NiMo化学成份(％)
表4熔敷金属力学性能
3)焊前对所述试板进行预热，预热温度≥150℃；
4)焊接过程中控制层间温度≤260℃；试验焊接工艺规范如表5
表5焊接工艺规范
5)进行焊后热处理，将所述试件冷却至室温，然后进行回火热处理，加热温度为600℃。
焊缝及母材化学分析试验结果如下：
力学性能检测结果如下：
(1)焊接接头拉伸检验结果如下；
(2)焊接接头冲击试验检测结果；
(3)弯曲试验结果如下；
(4)焊接接头硬度检验结果如下；
试验结果分析及结论
①从焊接接头拉伸检测结果可以看出4个试件单个值和平均值都高于母材抗拉强度，说明焊接接头强度满足材料本身要求。
②从焊接接头冲击试验结果看，焊缝冲击值最小49J/cm2，最大50J/cm2。按ASME第Ⅲ卷NC分卷标准3个试样平均值45J/cm2，最低值40J/cm2，满足要求。热影响区冲击值分别为51、44、137，按ASME标准满足要求。
③从化学成份结果看，焊缝和母材成份基本相当，说明焊接材料与母材属于同材质，选择E410NiMo符合标准要求。
④从微观金相分析，焊缝及热影响区组织清晰，无其它相析出，说明焊接过程控制及焊后热处理规程是正确可行的。
根据实验可以看出：A743-CA6NM材料具有较好的综合机械性能，焊接时主要要是焊缝隙和热影响区的晶粒长大倾向严重，塑性差，容易在变形时发生开裂；焊缝和热影响区淬硬倾向大，焊后韧性大幅度降低易产生冷裂纹，所以选择相应的焊接材料，是确定焊接质量及满足产品性能要求的重要变素。为避免冷裂纹及改善焊接接头力学性能，预热和层间温度控制是一个很重要的措施。钢的淬硬倾向越大，接头拘束度越大，预热温度也应选得更高些，但必须根据结构形式及厚度确定，一般在≥150℃，层间温度≤270℃。焊后热处理、层间温度控制等措施也是防止冷裂纹的重要措施，根据实验得出焊后热处理温度为600±10℃。因为较高的温度可导致由于显微组织中的未被回火的马氏体在冷却到室温后发生重新硬化。另外试件焊后不应从焊接温度直接升温进行回火处理，因为在焊接过程奥氏体可能未完全转变，如焊后立即升温回火，会出现碳化物沿奥氏体晶界沉淀和奥氏体向珠光体转变，产生晶粒粗大组织，严重降低韧性。因此热处理前必须使焊件冷却至室温。
实验证明：选用同材质焊条E410NiMo焊接A743-CA6NM材料，严格执行焊接工艺及热处理规程，同时进行过程控制，如尽量使用小的焊接规范及层间温度控制，完全能达到ASME及相关标准评定要求，满足挖掘机减速机机壳用材料A743-CA6NM质量控制规程需要。

Claims (1)

1.一种A743-CA6NM材料的焊接工艺，其特征在于，包括如下步骤：
1)将A743-CA6NM材料做成试板，其厚度为40mm，采取平对接U型坡口焊缝形式；
2)以焊条E410NiMo作为焊接材料；
3)焊前对所述试板进行预热，预热温度≥150℃；
4)焊接过程中控制层间温度≤260℃；
5)进行焊后热处理，将所述试件冷却至室温，然后进行回火热处理，加热温度为600±10℃。
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