中空型1Cr11Ni2W2MoV钢件的固态连接方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种不锈钢的固态连接方法，特别涉及一种中空型I Cr I INi 2W2MOV钢件的固态连接方法。
【背景技术】
[0002]lCrllNi2W2MoV钢是一种耐热不锈钢，已经广泛用于制造600°C以下工作的发动机叶片、盘、涡轮轴、弹簧等关键零部件。采用常规熔化焊接、高能束流焊接、搅拌摩擦焊接方法在连接不绣钢件时，存在未焊透、热影响区尺寸大、焊缝及母材热损伤、焊合区微观组织不均匀、接头连接强度不高等问题。采用上述方法制造中空型金属构件的连接制造难度更大。本发明提出的固态连接方法是将两个待连接表面贴合在一起，在一定温度下通过施加一定的外压力产生塑性变形，实现连接面的冶金结合，达到了高性能连接的目的。采用固态连接方法具有操作简便，成本低，可进行多点或大面积连接，消除连接面，接头力学性能高(接近或达到基材强度)的优势。中空型金属构件的固态连接方法是制造轻量化构件的主要方法，既可以节约稀贵金属，降低制造成本，还可以实现轻量化构件的高效、高性能精密连接。
[0003]文献l“ZGlCrl2Ni3Mo2Co2VN不锈钢的焊接工艺研究[J]，王晓东，苏瑾，魏磊，刘文娜，金属加工，2010，20:52-54”报道了采用直径为1.5mm的HlCrl2Ni3Mo2CoVA等强匹配焊丝对厚度为1.7臟的261012附31020)2￥_附反材进行焊接时，选定的焊接工艺参数是:焊接电流为80A，对接装配间隙为0.3mm，保护气体流量为12L/min。261012祖31020)2￥_附反材焊接后，接头的抗拉强度为986MPa，达到基材抗拉强度的89.47 %。这是由于扩散氢和焊接应力的共同作用，在焊缝形成的残余应力较大，易产生裂纹等缺陷，导致接头的性能较低。
[0004]文献2“2Crl3不锈钢的激光焊接组织与性能的研究[J]，余和国，赵飞，现代机械，2008，6: 70-71”报道了采用焊接工艺参数:激光功率为2.4kff，扫描速度为2mm/s，光斑直径为Imm对厚度为Imm的2Crl3不锈钢板材进行焊接，在整个焊接过程中采用氩气保护。2Crl3不锈钢焊接后，接头的抗拉强度为491MPa，达到基材抗拉强度的74.39%，且拉伸断口呈现脆性断裂特征。这是由于激光焊接的熔合区为枝状晶和少量的胞状晶，热影响区是针状马氏体，导致热影响区的性能明显降低。
[0005]文献3“不锈钢搅拌摩擦焊的研究现状与发展趋势[J]，王希靖，叶结和，现代焊接，2007，( 2): J1-3”报道了采用焊接工艺参数:旋转速度为600rpm，焊接速度为70mm/min，预热时间为8-12s对厚度为3mm的0Crl8Ni9不锈钢板材进行焊接。0Crl8Ni9不锈钢板材焊接后，接头的抗拉强度为412MPa，达到基材抗拉强度的79.23%。这是由于搅拌摩擦焊后焊合区的微观组织不均匀，导致接头的性能降低。
【发明内容】
[0006]为了克服现有不锈钢的固态连接方法接头连接强度低的不足，本发明提供一种中空型lCrllNi2W2MoV钢件的固态连接方法。该方法将lCrllNi2W2MoV钢待连接件进行SiC水砂纸打磨和超声清洗，将处理好的ICrllNi2W2MoV钢待连接件固定在真空连接炉中，进行外加压力连接，在整个连接过程中采用抽真空保护，连接完成后中空型ICrl lNi2W2MoV钢件冷却到一定温度再充氩气冷却。由于在连接过程中，lCrllNi2W2MoV钢发生了一定的塑性变形，促进了连接面的晶界迀移，消除了连接面的空洞缺陷，未出现溶化组织，形成了冶金结合，实现了高性能连接。本发明中空型ICr I INi 2W2MoV钢件连接面的室温剪切强度为820MPa，与基材的室温剪切强度(860MPa)相比，接头的室温剪切强度为基材的95.3%。
[0007]本发明解决其技术问题所采用的技术方案:一种中空型ICr I INi 2W2MoV钢件的固态连接方法，其特点是包括以下步骤:
[0008]步骤一、依次用80#、240#、600#、1000#、1500#5比水砂纸逐级打磨1011祖2胃210￥
钢待连接件的连接表面，然后进行超声清洗。
[0009]步骤二、将两件经步骤一处理后的lCrllNi2W2MoV钢待连接件的连接表面对接在一起，固定在真空连接炉中的夹具上，连接面与夹具上平面保持平行。
[0010]步骤三、将真空连接炉抽真空，真空度达到8?10X 10—3Pa时开始加热，加热速率为10?15°C/min。当真空连接炉内温度升到1000?1050°C时，保温10?30min。
[0011]步骤四、沿连接面垂直方向对lCrllNi2W2MoV钢待连接件施加压力，压力中心与连接面的几何中心重合;连接压力为1?15MPa、保压时间为25?35min，在整个连接过程中保证真空连接炉的真空度为8?10 X 10—3Pa。
[0012]步骤五、连接结束后，中空型ICrl lNi2W2MoV钢件随真空连接炉自然冷却，在整个冷却过程中真空连接炉的真空度为8?10 X 10—3Pa。当真空连接炉内温度降到340?360°C时，停止抽真空，充入高纯氩气，氩气压力为0.1?0.3MPa;真空连接炉的温度降到室温时，取出中空型lCrllNi2W2MoV钢件。
[0013]本发明的有益效果是:该方法将ICrllNi2W2MoV钢待连接件进行SiC水砂纸打磨和超声清洗，将处理好的ICrIlNi2W2MoV钢待连接件固定在真空连接炉中，进行外加压力连接，在整个连接过程中采用抽真空保护，连接完成后中空型I Cr IlNi 2W2MoV钢件冷却到一定温度再充氩气冷却。由于在连接过程中，lCrllNi2W2MoV钢发生了一定的塑性变形，促进了连接面的晶界迀移，消除了连接面的空洞缺陷，未出现溶化组织，形成了冶金结合，实现了高性能连接。本发明中空型lCrllNi2W2MoV钢件连接面的室温剪切强度为820MPa，与基材的室温剪切强度(860MPa)相比，接头的室温剪切强度为基材的95.3%。
[0014]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作详细说明。
【附图说明】
[0015]图1是本发明实施例1中空型lCrllNi2W2MoV钢件在温度为1000°C、压力为15MPa、时间为30min条件下连接后连接面的微观组织形貌。
[0016]图2是本发明实施例2中空型lCrllNi2W2MoV钢件在温度为1050°C、压力为lOMPa、时间为35min条件下连接后连接面的微观组织形貌。
【具体实施方式】
[0017]实施例1:中空型I Cr 11 Ni 2W2Mo V钢件的固态连接。
[0018](I)依次用80#、240#、600#、1000#、1500#5比水砂纸逐级打磨1011祖2胃210￥钢待连接件的连接面，在KQ-1OOE型超声波清洗机上进行清洗。
[0019](2)将两件经步骤(I)处理后的ICrl lNi2W2MoV钢待连接件对接在一起，放置于ZYD-60L型真空连接炉的工作台面上，并固定。
[0020](3)将ZYD-60L型真空连接炉抽真空。当真空度达到9 X 10—3Pa时开始加热真空连接炉，升温速率控制在15°C/min，真空连接炉内达到1000°C时，保温I Omin。
[0021](4)通过真空连接炉的压头对lCrllNi2W2MoV钢待连接件施加15MPa的连接压力，恒温保压30min，在整个连接过程中保证真空连接炉的真空度为9X10—3Pa。
[0022](5)连接结束后，中空型lCrllNi2W2MoV钢件随真空连接炉自然冷却，在整个冷却过程中真空连接炉的真空度为