降低冷硬態(tài)含磷if鋼激光焊縫斷帶率的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種降低板厚為0.8～1.8mm的冷硬態(tài)含磷IF鋼激光焊縫斷帶率的方法，該方法包括如下步驟：1)激光焊接：將鋼板頭、尾通過激光焊連接起來，用于激光焊接的激光焊接器的功率2000～5000W，焊接速度為3～20m/min；所述激光焊接器的焊接頭上未設置有用于高頻感應加熱裝置；2)焊接后進行熱處理：在激光焊接器的出口設置有高頻感應線圈，所述高頻感應線圈的長度比焊縫長0～100mm；焊接后，用高頻感應線圈對焊縫及焊縫長度方向兩邊各至少100mm的范圍進行熱處理。本發(fā)明通過在激光焊接后再進行熱處理，同時降低焊縫和母材的強度及硬度，且焊縫的強度和硬度降低幅度大于母材的降低幅度，使焊縫區(qū)域母材的強度和硬度低于焊縫，從而大幅減少了焊縫斷帶率。
【專利說明】降低冷硬態(tài)含磷IF鋼激光焊縫斷帶率的方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于激光焊接【技術領域】，具體涉及一種降低冷硬態(tài)含磷IF鋼激光焊縫斷 帶率的方法。

【背景技術】
[0002] IF鋼（即無間隙原子鋼）是自20世紀70年代以來隨真空冶煉技術發(fā)展而出現(xiàn)并 得到工業(yè)化生產(chǎn)的新一代深沖鋼板，含磷IF鋼主要是利用磷的固溶強化作用提高鋼的強 度。由于其較低的屈服強度和非常高的塑性應變比值，使得這種鋼板具有優(yōu)良的超深沖壓 性能，廣泛用于制作車身內(nèi)、外板及車身結(jié)構件等，因而受到了汽車、機械等許多工業(yè)生產(chǎn) 部門的歡迎。
[0003] 含磷IF鋼冷軋后處于冷硬態(tài)，為了使鋼板性能達到要求，一般要進行退火處理。 采用連續(xù)退火處理時，須將鋼板頭、尾通過激光焊連接起來。實際生產(chǎn)過程中，發(fā)現(xiàn)冷硬態(tài) 含磷IF鋼的激光焊縫，在進行連續(xù)退火處理時斷帶率較高，大大超過激光焊機的設計斷帶 率。由于在爐內(nèi)發(fā)生斷帶，需要停爐、降溫，需要人工進入爐內(nèi)進行手工焊接，不僅施工環(huán)境 惡劣，對人體健康造成極大的損害，而且停機也大幅地降低了生產(chǎn)效率。
[0004] 目前，降低斷帶率的方法主要為填絲、焊前熱處理或焊后熱處理。對于連退激光 焊接機組則都是采用焊后熱處理的方式：即沿焊縫方向，在緊鄰激光焊接頭后面安裝高頻 (即頻率范圍為40?200KHZ)感應加熱裝置，在焊接的同時對焊縫進行退火熱處理。這 種方式屬于去應力退火，對于普通鋼種能夠改善焊縫力學性能，降低斷帶率，但對于含磷IF 鋼的激光焊縫則沒有效果。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種降低冷硬態(tài)含磷IF鋼激光焊縫斷帶率的方法，以解 決目前板厚為〇. 8?1. 8_的含磷IF鋼激光焊縫在爐內(nèi)斷帶率高，需要停爐、降溫，進行手 工焊接的技術問題。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案包括如下步驟：
[0007] 1)激光焊接：將鋼板頭、尾通過激光焊連接起來，用于激光焊接的激光焊接器的 功率2000?5000W，焊接速度為3?20m/min ;所述激光焊接器的焊接頭上未設置有用于高 頻感應加熱裝置；
[0008] 2)焊接后進行熱處理：在激光焊接器的出口設置有高頻感應線圈，所述高頻感應 線圈的長度比焊縫長〇?100mm ;焊接后，用高頻感應線圈對焊縫及焊縫長度方向兩邊各至 少100mm的范圍進行熱處理；其中，熱處理時間彡lmin時，1KKTC彡熱處理溫度彡1400°C ; lmin <熱處理時間< 2min時，1000°C<熱處理溫度< 1100°C ;2min <熱處理時間< 3min 時，800°C彡熱處理溫度< 1000°C。
[0009] 進一步地，所述步驟1)中，焊接速度為3?5m/min。
[0010] 進一步地，所述步驟2)中，所述高頻感應線圈的長度比焊縫長50?100mm。 toon] 現(xiàn)有技術在焊接的同時進行退火處理，由于焊接速度較高，退火加熱裝置的功率 受限，焊縫溫度一般不會很高，保溫時間較短，只能起到消除焊接應力的作用。對于一般鋼 種而言，由于焊接時焊縫冷卻速度較快，易于出現(xiàn)淬火組織，焊縫的強度、硬度高于母材；特 別是激光焊縫，由于焊接線能量更小，焊縫的強度和硬度應該更高。因此消除焊接應力退火 可提高焊縫的綜合機械性能。但本發(fā)明的發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，對于含磷IF鋼，由于磷的強化 作用，冷軋后鋼板強度、硬度更高；而焊接后，焊縫強度、硬度大幅降低；并且由于磷與鐵生 成的磷化鐵分布在晶界，導致焊縫很脆。由于在進入后道工序要進行反復彎曲，而焊縫兩邊 母材強度高于焊縫，變形全部由較脆的焊縫承擔，因此容易在焊縫處斷裂。如果繼續(xù)采用現(xiàn) 有技術中通過提高焊縫的強度和硬度至焊縫兩邊母材的強度和硬度以上，以使在反復彎曲 時，焊縫保持不變形，母材發(fā)生變形，從而使焊縫不斷裂的方法，就需要大幅提高焊縫強度 和硬度。由于含磷IF鋼的母材強度和硬度較大，提高焊縫的強度和硬度較為困難。本發(fā)明 則是在發(fā)現(xiàn)上述問題的情況下，通過在激光焊接的同時不進行退火處理，而在焊接后再進 行熱處理，通過控制熱處理的溫度和時間在合適的范圍，同時降低焊縫和母材的強度及硬 度，且焊縫的強度和硬度降低幅度大于母材的降低幅度，最終使得焊縫區(qū)域母材的強度和 硬度低于焊縫的強度和硬度，從而大幅減少了焊縫斷帶率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1為焊縫區(qū)進行常規(guī)熱處理后的拉伸斷裂試驗結(jié)果示意圖。
[0013] 圖2為焊縫區(qū)進行常規(guī)熱處理后的焊縫區(qū)域顯微硬度分布示意圖。
[0014] 圖3為焊縫區(qū)按本發(fā)明方法進行熱處理后的拉伸斷裂試驗結(jié)果示意圖。
[0015] 圖4為焊縫區(qū)按本發(fā)明方法進行熱處理后的焊縫區(qū)域顯微硬度分布示意圖。

【具體實施方式】
[0016] 以下結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0017] 本發(fā)明的降低板厚為0. 8?1. 8mm的冷硬態(tài)含磷IF鋼激光焊縫斷帶率的方法，包 括如下步驟：
[0018] 1)激光焊接：將鋼板頭、尾通過激光焊連接起來，用于激光焊的激光焊接器的功 率2000?5000W，焊接速度為3?20m/min ;所述激光焊接器的焊接頭上未設置有用于高頻 感應加熱裝置；
[0019] 2)焊接后進行熱處理：在激光焊接器的出口設置有高頻感應線圈，所述高頻感應 線圈的長度比焊縫長〇?100mm ;焊接后，用高頻感應線圈對焊縫及焊縫長度方向兩邊各至 少100mm的范圍進行熱處理；其中，熱處理時間彡lmin時，1KKTC彡熱處理溫度彡1400°C ; lmin <熱處理時間< 2min時，1000°C<熱處理溫度< 1100°C ;2min <熱處理時間< 3min 時，800°C彡熱處理溫度< 1000°C。
[0020] 實施例1
[0021] 本實施例中，冷硬態(tài)含磷IF鋼板厚0. 8mm，激光焊接器的功率為2000W，焊接速度 為3m/min。焊接后焊縫區(qū)進行熱處理所用的高頻感應線圈的長度比焊縫長100mm，熱處理 的時間為1分鐘，熱處理的溫度為ll〇〇°C。
[0022] 金相檢測結(jié)果表明焊縫硬度為195HV，母材硬度為155HV(見圖4)，焊縫的顯微硬 度明顯高于母材；拉伸斷裂發(fā)生在母材（見圖3)，焊縫強度高于母材。焊縫反復彎曲斷裂 時的次數(shù)為19次，母材反復彎曲斷裂時的次數(shù)為18次。
[0023] 實施例2
[0024] 本實施例中，冷硬態(tài)含磷IF鋼板厚1. 4mm，激光焊接器的功率為3000W，焊接速度 為3m/min。焊后焊縫區(qū)進行熱處理所用的高頻感應線圈的長度比焊縫長50mm，熱處理的時 間為2分鐘，熱處理的溫度為1000°C。
[0025] 金相檢測結(jié)果表明焊縫硬度180HV，母材硬度140HV，焊縫的顯微硬度明顯高于母 材，拉伸斷裂發(fā)生在母材，焊縫強度高于母材。焊縫反復彎曲斷裂時的次數(shù)為20次，母材反 復彎曲斷裂時的次數(shù)為17次。
[0026] 實施例3
[0027] 本實施例中，冷硬態(tài)含磷IF鋼板厚1. 6mm，激光焊接器的功率為4000W，焊接速度 為5m/min，焊后焊縫區(qū)進行退火熱處理所用的高頻感應線圈的長度與焊縫等長，熱處理的 時間3分鐘，熱處理的溫度800°C。
[0028] 金相檢測結(jié)果表明焊縫硬度175HV，母材硬度135HV，焊縫的顯微硬度明顯高于母 材；拉伸斷裂發(fā)生在母材，焊縫強度高于母材。焊縫反復彎曲斷裂時的次數(shù)為20次，母材反 復彎曲斷裂時的次數(shù)為16次。
[0029] 對比例1
[0030] 本對比例中，高頻感應線圈緊鄰安裝在激光焊接器的焊接頭的后面，高頻感應線 圈隨同激光焊接器的焊接頭同時運動，相對于本發(fā)明實施例2,該對比例的熱處理和焊接同 時完成，其他工藝條件與實施例2相同。
[0031] 金相檢測結(jié)果顯示焊縫的硬度210HV，母材硬度250HV，可見焊縫的顯微硬度明顯 低于母材（圖2);拉伸斷裂發(fā)生在焊縫（圖1)，可見焊縫強度低于母材；焊縫反復彎曲斷裂 時的次數(shù)僅為1?3次，遠低于母材的反復彎曲次數(shù)（16?18次）。
[0032] 通過對比例可以看出，常規(guī)熱處理后的焊縫強度低于母材；通過實施例1?3可以 看出，經(jīng)過退火熱處理后，雖然焊縫的強度沒有得到提高，但由于母材的強度大幅降低，明 顯低于焊縫的強度，因此，焊縫力學性能相對得到提高，因此，在生產(chǎn)實踐中，斷帶率大幅降 低，明顯低于焊機設計斷帶率。
【權利要求】
1. 一種降低冷硬態(tài)含磷IF鋼激光焊縫斷帶率的方法，所述冷硬態(tài)含磷IF鋼的板厚為 0. 8?1. 8mm，其特征在于：包括如下步驟： 1) 激光焊接：將鋼板頭、尾通過激光焊連接起來，用于激光焊接的激光焊接器的功率 2000?5000W，焊接速度為3?20m/min ;所述激光焊接器的焊接頭上未設置有用于高頻感 應加熱裝置； 2) 焊接后進行熱處理：在激光焊接器的出口設置有高頻感應線圈，所述高頻感應線圈 的長度比焊縫長0?100mm ;焊接后，用高頻感應線圈對焊縫及焊縫長度方向兩邊各至少 100mm的范圍進行熱處理；其中，熱處理時間彡lmin時，1KKTC彡熱處理溫度彡1400°C ; lmin <熱處理時間< 2min時，1000°C<熱處理溫度< 1100°C ;2min <熱處理時間< 3min 時，800°C彡熱處理溫度< 1000°C。
2. 根據(jù)權利要求1所述的降低冷硬態(tài)含磷IF鋼激光焊縫斷帶率的方法，其特征在于： 所述步驟1)中，焊接速度為3?5m/min。
3. 根據(jù)權利要求1或2降低冷硬態(tài)含磷IF鋼激光焊縫斷帶率的方法，其特征在于：所 述步驟2)中，所述高頻感應線圈的長度比焊縫長50?100mm。
【文檔編號】C21D9/50GK104096972SQ201410289816
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年6月25日 優(yōu)先權日:2014年6月25日
【發(fā)明者】鐘如濤, 高俊, 劉念, 鄭江鵬, 牟文廣, 方要治, 王靚 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司