本发明涉及异种金属感应焊接技术领域，具体涉及一种用于超高强钢熔敷焊后接头处组织的细化处理方法。
背景技术
随着45crnimo1va等一系列超高强钢材料在高强度壳体等结构上开始应用，国内外资料还没有关于感应熔敷焊接结构件，尤其是用45crnimo1va钢作为基体进行感应熔敷焊接的结构件，在焊接技术有关焊后组织处理上没有成熟的经验可以借鉴。同时该钢种含有0.90%～1.10%的合金元素钼，本身使钢具有淬透性高、屈强比高、热的敏感性、脆硬倾向非常强等特点，在采用水冷或水溶淬火液进行快速冷过程中，易产生钢基体产生裂纹，以致于在焊接过程中或焊接后无法通过冷却的方式对焊接区域及热影响区进行组织控制。
45crnimo1va钢作为钢基体进行感应熔敷焊接纯铜的过程中，前提是纯铜要发生熔化，而其熔化温度为1083℃以上，此时为了保证纯铜与钢基体界面结合牢固，满足焊接技术性能指标要求，钢基体焊接接头处加热温度要高于纯铜熔化温度，在1180℃～1220℃范围内，造成焊接接头处的区域范围内钢基体组织发生不同程度的过热；在纯铜环与钢基体圆周方向配合间隙不均匀的状态下，造成局部焊接能量输入过多，造成局部严重过热。这些情况下，会造成在普通的正火和调质热处理方法无法有效或不能满足产品力学性能要求。
因此，由于45crnimo1va钢的强度高，同时焊接加热的不均匀，造成钢基体应力分布和组织分布不均匀，超高强钢力学性能不能达标，焊接件常规热处理畸变量大，特别是薄壁件机械控形困难，影响了产品质量和生产成本，成为生产中急需解决的问题。所以，如何能有效地解决焊接接头处组织过热问题，具有一定的必要性和现实意义。
技术实现要素：
为解决上述缺陷，本发明的目的是提供一种用于超高强钢熔敷焊后接头处组织的细化处理方法，以解决超高强钢45crnimo1va与纯铜感应加热熔敷焊接后焊接接头处组织过热和应力分布不均匀问题，造成焊后力学性能和形状畸变等焊接技术难题。
为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：一种用于超高强钢熔敷焊后接头处组织的细化处理方法，是将超高强钢作为钢基体，在钢基体表面熔敷一层纯铜；工作时，先将纯铜预置在钢基体表面，在纯铜外部设置用于固定纯铜的成型模，之后在成型模外侧缠绕感应线圈，感应线圈通电后产生电磁感应发热，具体是按照以下步骤来实现：
1）钢基体上熔敷焊接纯铜：感应线圈通电后产生电磁感应发热，将预置在超高强钢基体上的纯铜环整体熔化，从而与钢基体发生冶金结合；
2）焊后缓冷：将熔敷焊后钢基体的焊接部位朝上竖直放置，焊接部位外置保护套缓冷至室温；
3）正火处理：在加热炉温至300±10℃时，将完全冷却的熔敷焊后钢基体竖直放置，送入炉内进行加热，温度为840℃～920℃，加热时间为15min～20min，空冷；
4）退火处理：将正火后的钢基体竖直放置，送入加热炉进行加热，温度为680℃～740℃，加热时间为2h～3h，随炉冷却至200℃以下，出炉空冷；
5）预冷淬火处理：将退火后的钢基体在炉温至300±10℃时，送入加热炉先随炉进行预加热，温度为660±10℃时，预热时间为0.9h～1h，接着继续加热至840℃～900℃，加热时间为45min～50min，随后快速空冷，冷却至510℃～610℃，用红外线测温仪测温，稳定时间为10min～15min后，用l-an32全损耗系统用油进行油冷，油温为60℃～80℃；焊后工件调质细化晶粒，温度控制为500℃～550℃，保温时间为1.5h～2h。
6）热时效：对焊后的筒形钢基体加工成薄壁工件后，在450℃～500℃的温度范围内进行时效处理，保温时间为3h～5h，有效降低应力、稳定工件加工尺寸。
进一步地，步骤1）中的钢基体采用45crnimo1va，其化学成分为：c0.42%～0.48%，si0.15%～0.35%，mn0.60%～0.90%，cr0.90%～1.02%，ni0.40%～0.70%，mo0.90%～1.10%，v0.05%～0.10%，s≤0.015%，p≤0.015%；加工成筒形工件的外径为120mm～160mm，壁厚为8mm～11mm，长度为不少于200mm。
步骤1）中的纯铜材料为t2状态，厚度为5mm～5.5mm。
本发明所述处理方法是基于在低合金超高强钢基体上通过感应加热熔敷焊接纯铜后接头处组织细化处理方法，采用焊后缓冷、正火、低温退火、预冷淬火、热时效的热处理方法，能够保证超高强钢45crnimo1va与纯铜感应加热熔敷焊接接头处钢基体的力学性能，有效降低残余应力，尤其降低薄壁焊接件的畸变量，实现了超高强钢45crnimo1va与纯铜感应加热熔敷焊接后焊接接头处组织细化。
本发明的方法适用于超高强钢与纯铜感应加热熔敷焊接，可以推广到超高强钢与铜合金感应加热熔敷焊接后钢基体组织处理，以及针对焊后超高强钢根据等温转变图“海湾”区特点，采用相应的预冷淬火降低应力和降低工件畸变量以及降低薄壁超高强钢壁厚差别大的焊后变形上都具有借鉴意义。
本发明能有效地提高生产效率、节约成本并获得稳定的焊接质量，焊接接头性能满足钢体在制造、运输、储存和安全使用等方面的要求；同时焊接接头组织细化，具有了抗载荷的焊接使用性能，达到承受压力、惯性力等钢体所受力的影响，满足了产品的实际使用要求。
附图说明
下面结合附图及实施例，对本发明的结构和特征做进一步描述。
图1为超高强钢45crnimo1va与纯铜感应加热熔敷焊接时的结构示意图。
图2为超高强钢45crnimo1va与纯铜感应加热熔敷焊后工件的结构示意图。
附图1和图2中，1.钢基体45crnimo1va，2.纯铜，3.成型模，4.感应线圈。
具体实施方式
参看附图1是公开了一种用于超高强钢熔敷焊后接头处组织的细化处理方法，是将超高强钢作为钢基体，在钢基体1表面熔敷一层纯铜2；工作时，先将纯铜2预置在钢基体1表面，在纯铜2外部设置用于固定纯铜2的成型模3，之后在成型模3外侧缠绕感应线圈4，感应线圈4通电后产生电磁感应发热，将预置在超高强钢基体1上的纯铜2环整体熔化，从而与钢基体1发生冶金结合，结合后对接头处进行细化处理。
实施例1：
本发明的实施例1是基于在低合金超高强钢基体上通过感应加热熔敷焊接纯铜后接头处组织细化处理方法，采用焊后缓冷、正火、低温退火、预冷淬火、热时效对焊后工件进行热处理，具体按照以下步骤来实现：
1）钢基体上熔敷焊接纯铜：利用感应加热方式将预置在外径位130mm，壁厚为8mm，长度400mm的筒形超高强钢45crnimo1va的（化学成分：c0.42%～0.48%，si0.15%～0.35%，mn0.60%～0.90%，cr0.90%～1.02%，ni0.40%～0.70%，mo0.90%～1.10%，v0.05%～0.10%，s≤0.015%，p≤0.015%）基体上的厚度为5mm的纯铜环整体熔化与钢基体发生冶金结合；
2）焊后缓冷：将熔敷焊后钢基体的焊接部位朝上竖直放置，焊接部位外置保护套缓冷至室温；
3）正火处理：在加热炉温至300℃时，将完全冷却的熔敷焊后钢基体竖直放置，送入炉内进行加热，温度为850℃，加热时间为16min，空冷；
4）退火处理：将正火后的钢基体竖直放置，送入加热炉进行加热，温度为690℃，加热时间为2h，随炉冷却至190℃以下，出炉空冷；
5）预冷淬火：将退火后的钢基体在炉温至300℃±10℃时，送入加热炉先随炉进行预加热，温度为660℃±10℃时，预热时间为0.9h～1h，接着继续加热至840℃～900℃，加热时间为45min～50min，随后快速空冷，冷却至510℃～610℃，用红外线测温仪测温，稳定时间为10min～15min后，用l-an32全损耗系统用油进行油冷，油温为60℃～80℃；焊后工件调质细化晶粒，温度控制为500℃～550℃，保温时间为1.5h～2h；
6）热时效：对焊后的筒形钢基体加工成薄壁工件后，在450℃～500℃的温度范围内进行时效处理，保温时间为3h～5h，有效降低应力、稳定工件加工尺寸。
本发明的实施例1能有效地提高生产效率、节约成本并获得稳定的焊接质量，焊接接头性能满足钢体在制造、运输、储存和安全使用等方面的要求；同时焊接接头组织细化，具有了抗载荷的焊接使用性能，达到承受压力、惯性力等钢体所受力的影响，满足了产品的实际使用要求。附图2表示细化处理后的工件结构示意图。
实施例2：
本发明的实施例1是基于在低合金超高强钢基体上通过感应加热熔敷焊接纯铜后接头处组织细化处理方法，采用焊后缓冷、正火、低温退火、预冷淬火、热时效对焊后工件进行热处理，具体按照以下步骤来实现：
1）钢基体上熔敷焊接纯铜：利用感应加热方式将预置在外径位140mm，壁厚为11mm，长度350mm的筒形超高强钢45crnimo1va的（化学成分：c0.42%～0.48%，si0.15%～0.35%，mn0.60%～0.90%，cr0.90%～1.02%，ni0.40%～0.70%，mo0.90%～1.10%，v0.05%～0.10%，s≤0.015%，p≤0.015%）基体上的厚度为5.3mm的纯铜环整体熔化与钢基体发生冶金结合；
2）焊后缓冷：将熔敷焊后钢基体的焊接部位朝上竖直放置，焊接部位外置保护套缓冷至室温；
3）正火处理：在加热炉温至295℃时，将完全冷却的熔敷焊后钢基体竖直放置，送入炉内进行加热，温度为880℃，加热时间为15min，空冷；
4）退火处理：将正火后的钢基体竖直放置，送入加热炉进行加热，温度为700℃，加热时间为2.5h，随炉冷却至150℃以下，出炉空冷；
5）预冷淬火：将退火后的钢基体在炉温至300℃±10℃时，送入加热炉先随炉进行预加热，温度为660℃±10℃时，预热时间为0.9h～1h，接着继续加热至840℃～900℃，加热时间为45min～50min，随后快速空冷，冷却至510℃～610℃，用红外线测温仪测温，稳定时间为10min～15min后，用l-an32全损耗系统用油进行油冷，油温为60℃～80℃；焊后工件调质细化晶粒，温度控制为500℃～550℃，保温时间为1.5h～2h；
6）热时效：对焊后的筒形钢基体加工成薄壁工件后，在450℃～500℃的温度范围内进行时效处理，保温时间为3h～5h，有效降低应力、稳定工件加工尺寸。
本发明的实施例2能有效地提高生产效率、节约成本并获得稳定的焊接质量，焊接接头性能满足钢体在制造、运输、储存和安全使用等方面的要求；同时焊接接头组织细化，具有了抗载荷的焊接使用性能，达到承受压力、惯性力等钢体所受力的影响，满足了产品的实际使用要求。附图2表示细化处理后的工件结构示意图。
实施例3：
本发明的实施例1是基于在低合金超高强钢基体上通过感应加热熔敷焊接纯铜后接头处组织细化处理方法，采用焊后缓冷、正火、低温退火、预冷淬火、热时效对焊后工件进行热处理，具体按照以下步骤来实现：
1）钢基体上熔敷焊接纯铜：利用感应加热方式将预置在外径位150mm，壁厚为10mm，长度300mm的筒形超高强钢45crnimo1va的（化学成分：c0.42%～0.48%，si0.15%～0.35%，mn0.60%～0.90%，cr0.90%～1.02%，ni0.40%～0.70%，mo0.90%～1.10%，v0.05%～0.10%，s≤0.015%，p≤0.015%）基体上的厚度为5.5mm的纯铜环整体熔化与钢基体发生冶金结合；
2）焊后缓冷：将熔敷焊后钢基体的焊接部位朝上竖直放置，焊接部位外置保护套缓冷至室温；
3）正火处理：在加热炉温至310℃时，将完全冷却的熔敷焊后钢基体竖直放置，送入炉内进行加热，温度为900℃，加热时间为18min，空冷；
4）退火处理：将正火后的钢基体竖直放置，送入加热炉进行加热，温度为720℃，加热时间为3h，随炉冷却至170℃，出炉空冷；
5）预冷淬火：将退火后的钢基体在炉温至300℃±10℃时，送入加热炉先随炉进行预加热，温度为660℃±10℃时，预热时间为0.9h～1h，接着继续加热至840℃～900℃，加热时间为45min～50min，随后快速空冷，冷却至510℃～610℃，用红外线测温仪测温，稳定时间为10min～15min后，用l-an32全损耗系统用油进行油冷，油温为60℃～80℃；焊后工件调质细化晶粒，温度控制为500℃～550℃，保温时间为1.5h～2h。
6）热时效：对焊后的筒形钢基体加工成薄壁工件后，在450℃～500℃的温度范围内进行时效处理，保温时间为3h～5h，有效降低应力、稳定工件加工尺寸。
本发明的实施例3能有效地提高生产效率、节约成本并获得稳定的焊接质量，焊接接头性能满足钢体在制造、运输、储存和安全使用等方面的要求；同时焊接接头组织细化，具有了抗载荷的焊接使用性能，达到承受压力、惯性力等钢体所受力的影响，满足了产品的实际使用要求。附图2表示细化处理后的工件结构示意图。
以上所描述的仅为本发明的较佳实施例，上述具体实施例不是对本发明的限制，凡本领域的普通技术人员根据以上描述所做的润饰、修改或等同替换，均属于本发明的保护范围。