一種提高2Cr13馬氏體不銹鋼焊接件焊縫表面鍍硬鉻質量的方法
【專利摘要】本發明提出了一種提高2Cr13馬氏體不銹鋼焊接件焊縫表面鍍硬鉻質量的方法，首先對零件進行氬弧焊接，焊料采用ER420焊絲；其次對零件進行去應力退火以及精加工；再次對零件進行電鍍硬鉻，其中在電鍍硬鉻過程中對零件進行陽極前處理去除氧化膜；最后對零件進行水洗、烘干。本發明采用氬弧焊接的方法，選用ER420焊絲，陽極前處理的電鍍硬鉻工藝解決傳統焊接件鍍硬鉻時焊縫表面鍍層不完整、焊縫表面的耐磨性、耐腐蝕能力較差的問題，使該類零件的外觀一致性好；焊縫表面的耐磨性、耐腐蝕能力與母材表面一致，提高了零件的使用壽命。
【專利說明】一種提高2Cr13馬氏體不銹鋼焊接件焊縫表面鍍硬鉻質量的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及金屬材料焊接及表面電鍍領域，具體為一種提高2Crl3馬氏體不銹鋼焊接件焊縫表面鍍硬鉻質量的方法。
【背景技術】
[0002]典型馬氏體不銹鋼有lCrl3、2Crl3、3Crl3、4Crl3等，具有較高的強度、硬度和耐磨性，是各類不銹鋼中機械性能最好的鋼類。缺點是耐腐蝕性稍低，在各類不銹鋼中，馬氏體不銹鋼的焊接性能較差，焊縫熱影響區有強烈的淬硬傾向，且母材含碳量越高，淬硬傾向就越大，在焊縫擴散氫和焊接應力作用下，容易產生裂紋。馬氏體不銹鋼中lCrl3的焊接工藝技術較為成熟，2Crl3由于含碳量的增加，使得焊接更加困難，裂紋傾向更加嚴重。
[0003]不銹鋼材料電極電位較鋼鐵高出很多，其表面在自然狀態下也能生成薄而透明且附著牢固、致密穩定的鈍化膜層，與碳鋼相比有良好的抗腐蝕性能。該鈍化膜表面受到破壞后，恢復能力很強，會很快重新生成完整、致密的新膜層。由于不銹鋼這種特殊的鈍化性，其表面鍍覆硬鉻是十分困難。
[0004]為了提高2Crl3馬氏體不銹鋼焊接件表面硬度、耐腐蝕能力以及表面粗糙度，需要對其表面進行了電鍍硬鉻處理。目前，航空部HB5041-92《硬鉻、乳白鉻鍍層質量檢驗》標準3.1.3.7條規定“允許焊縫處無鍍層或鍍層發暗”。 申請人:在實際進行電鍍硬鉻處理時，也發現零件焊縫表面鍍硬鉻不完整，與母材表面存在較大的色差(見圖1)。通過金相顯微鏡觀察，發現母材表面鉻粒子排列致密，焊縫表面鉻粒子分布較為疏松(見圖2、3)。而且，使用方也認為零件焊縫表面鍍硬鉻不完整影響零件的外觀一致性，不美觀；焊縫表面的耐磨性、耐腐蝕能力較差。因此需要對2Crl3馬氏體不銹鋼焊接及電鍍硬鉻的工藝進行研究，提高2Crl3馬氏體不銹鋼焊接件焊縫表面鍍硬鉻質量。
【發明內容】
[0005]要解決的技術問題
[0006]綜上【背景技術】所述，2Crl3馬氏體不銹鋼焊接件電鍍硬鉻時，焊縫表面很難保證鍍硬鉻層完整，影響零件的外觀一致性，焊縫表面的耐磨性、耐腐蝕能力較差，所以本發明要解決的技術問題是:提高2Crl3馬氏體不銹鋼焊接件焊縫表面鍍硬鉻質量。為此，本發明提出了一種提高2Crl3馬氏體不銹鋼焊接件焊縫表面鍍硬鉻質量的方法，采用氬弧焊接的方法，選用ER420焊絲，焊后緩冷及陽極前處理的電鍍硬鉻工藝解決了上述問題。
[0007]技術方案
[0008]本發明的技術方案為:
[0009]所述一種提高2Cr l3馬氏體不銹鋼焊接件焊縫表面鍍硬鉻質量的方法，其特征在于:采用以下步驟:
[0010]步驟1:對待加工的2Crl3馬氏體不銹鋼零件進行氬弧焊接，焊料采用ER420焊絲；
[0011]步驟2:對經過步驟I處理后的2Crl3馬氏體不銹鋼零件在48小時內進行去應力退火，退火溫度控制在500°C~550°C，保溫時間控制在2~3小時；
[0012]步驟3:對經過步驟2處理后的2Crl3馬氏體不銹鋼零件進行精磨，確保零件表面粗糙度達到Ra0.8以上；
[0013]步驟4:對經過步驟3處理后的2Crl3馬氏體不銹鋼零件進行電鍍硬鉻:
[0014]步驟4.1:對2Crl3馬氏體不銹鋼零件進行去油；
[0015]步驟4.2:對經過步驟4.1處理的零件進行去氧化皮處理；
[0016]步驟4.3:對經過步驟4.2處理的零件進行電鍍，其中的電鍍液由鉻酐、硫酸和開缸劑混合而成，電鍍液按照IL水匹配鉻酐225~275g、硫酸2~6g和若干開缸劑的比例配置；
[0017]步驟4.3.1:將電鍍液溫度控制在50~60°C，將零件浸入電鍍液3~5min ；
[0018]步驟4.3.2:陽極前處理去除氧化膜:保持電鍍液溫度在50~60°C，對電鍍液通電I~2min,電流密度為10~15A/dm2 ；
[0019]步驟4.3.3:對零件進行陰極電鍍；
[0020]步驟5: 對經過步驟4處理后的2Crl3馬氏體不銹鋼零件進行水洗、烘干。
[0021]本發明所述一種提高2Crl3馬氏體不銹鋼焊接件焊縫表面鍍硬鉻質量的方法的優選方案，其特征在于:步驟4.3.3中對零件進行陰極電鍍的過程為:
[0022]先小電流起鍍:電流密度小于3A/dm2，時間控制在I~2min ；
[0023]而后階梯式升電流:每2min升一次電流，控制在8~12min達到電流密度為20A/dm2 ；
[0024]再進行大電流沖擊鍍鉻:電流密度瞬間升至50A/dm2，持續時間:lmin ；
[0025]最后常規鍍硬鉻:電流密度控制在15~25A/dm2。
[0026]本發明所述一種提高2Crl3馬氏體不銹鋼焊接件焊縫表面鍍硬鉻質量的方法的優選方案，其特征在于:步驟I中氬弧焊接過程為:
[0027]步驟1.1:對待加工的2Crl3馬氏體不銹鋼零件進行清洗、預熱，預熱溫度控制在300~350°C，保溫時間I~2小時;
[0028]步驟1.2:對保溫后的2Crl3馬氏體不銹鋼零件立即進行焊接，焊接時氬氣流量控制在8~15升/分鐘，焊接電流控制在110~130A ；
[0029]步驟1.3:焊接完成后的2Crl3馬氏體不銹鋼零件緩慢冷卻到100°C后空冷，緩慢冷卻過程中每小時降溫不超過60°C。
[0030]本發明所述一種提高2Crl3馬氏體不銹鋼焊接件焊縫表面鍍硬鉻質量的方法的優選方案，其特征在于:步驟1.3完成后，在24小時內對零件焊縫進行X光探傷檢查，若焊接質量沒有達到GB/T3323-2005規定的II級要求，則進行補焊。
[0031]本發明所述一種提高2Crl3馬氏體不銹鋼焊接件焊縫表面鍍硬鉻質量的方法的優選方案，其特征在于:步驟4.1對2Crl3馬氏體不銹鋼零件進行去油過程為:
[0032]步驟4.1.1:對2Cr 13馬氏體不銹鋼零件進行化學去油:將零件熱浸在除垢粉溶液中，除垢粉溶液濃度為50~60g/L，溶液溫度為50~60°C ；
[0033]步驟4.1.2:對經過步驟4.1.1處理后的零件進行流動水洗；[0034]步驟4.1.3:對經過步驟4.1.2處理后的零件進行電化學去油:將零件熱浸在除垢粉溶液中，除垢粉溶液濃度為50~60g/L，溶液溫度為50~70°C，對除垢粉溶液通電，電流為3~5A/dm2,通電時間為2~5分鐘；
[0035]步驟4.1.4:對經過步驟4.1.3處理后的零件進行流動熱水洗，水溫為40~60°C。
[0036]本發明所述一種提高2Crl3馬氏體不銹鋼焊接件焊縫表面鍍硬鉻質量的方法的優選方案，其特征在于:步驟4.2中對經過步驟4.1處理的零件進行去氧化皮處理的過程為:將零件浸入酸洗溶液中，酸洗溶液由HCl與水按1:1體積比混合得到，時間控制在I~2min ;而后對零件進行流動水洗。
[0037]有益效果
[0038]馬氏體不銹鋼是各類不銹鋼中機械性能最好的鋼類，2Crl3馬氏體不銹鋼常用于加工醫療器械、不銹鋼刀具、不銹鋼套筒、汽輪機葉片等，缺點是耐腐蝕性稍低，焊接性能較差，焊接件鍍硬鉻時焊縫表面鍍層不完整。目前國內有新型方法可以解決焊接性能差的問題，但無相關技術解決焊接件鍍硬鉻時焊縫表面鍍層不完整的問題，造成該類零件外觀一致性差，不美觀；焊縫表面的耐磨性、耐腐蝕能力較差，影響零件的使用壽命，制約了 2Crl3馬氏體不銹鋼的應用。[0039]本新型技術采用氬弧焊接的方法，選用ER420焊絲，焊后緩冷及陽極前處理的電鍍硬鉻工藝解決了上述問題，使該類零件的外觀一致性好；焊縫表面的耐磨性、耐腐蝕能力與母材表面一致，提高了零件的使用壽命，同時對2Crl3馬氏體不銹鋼的廣泛應用奠定了技術基礎。
[0040]具體的技術特征對應效果分析為:
[0041](I)選用與2Crl3馬氏體不銹鋼化學成份相近的焊料，考慮到焊接過程中焊料化學元素的流失，焊料化學元素的含量要高于2Crl3馬氏體不銹鋼母材。
[0042](2)采用適當的熱處理方法(去應力退火、緩慢冷卻)來消除焊接過程中出現的熱應力和組織應力，使焊縫與母材的金相組織相近。
[0043](3)選用合適的焊接方式盡可能的消除焊接過程中容易產生的夾渣、氣孔等缺陷，同時焊接方法不能降低零件的焊接力學性能要求。
[0044](4)采用合適的電鍍硬鉻陽極前處理方法，克服了傳統觀念中，對應馬氏體不銹鋼不采用陽極前處理的技術偏見，盡可能的消除氧化膜對鍍硬鉻質量的影響。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0045]圖1:采用傳統方法得到零件效果圖；
[0046]圖2:采用傳統方法的鍍層金相組織圖(100X)；
[0047]圖3:采用傳統方法的鍍層金相組織圖(500X)；
[0048]圖4:零件電鍍驗證效果示意圖；
[0049]圖5:零件電鍍效果對比圖。
【具體實施方式】
[0050]本實施例中是要對套筒零件進行加工，套筒零件采用2Crl3馬氏體不銹鋼材料，該零件是由兩部分焊接而成、焊接后的零件為了提高表面硬度、耐腐蝕能力以及表面粗糙度，對其表面進行了電鍍硬鉻處理，發現零件焊縫表面鍍硬鉻不完整，與母材表面存在較大的色差(見圖1)。通過金相顯微鏡觀察，發現母材表面鉻粒子排列致密，焊縫表面鉻粒子分布較為疏松(見圖2、3)。 申請人:通過研究發現，零件表面硬鉻鍍層不完整主要發生在焊縫表面處，主要原因有以下四種情況:
[0051](I)焊縫成份與母材成份有所不同。2Crl3屬于馬氏體，焊接時可選用的焊條有很多種，國內焊接手冊推薦的標準焊料是A302、A307，G202, G207等，焊料成份與母材成份有很大的差別，零件焊接后焊縫處化學成份、金相組織更為復雜，不能同時滿足母材和焊縫表面電鍍硬鉻層完整。
[0052](2) 2Crl3馬氏體不銹鋼淬透性很好，焊接溫度達到1000°C以上，在空氣中冷卻時可以獲得馬氏體，馬氏體的轉變是一個體積膨脹的過程，焊接過程及焊后，焊縫處存在很大的熱應力和組織應力，焊縫處容易產生微裂紋，存在微裂紋的零件鍍硬鉻時焊縫表面鍍硬鉻不完整。
[0053](3)焊接缺陷的影響。夾渣、氣孔是焊接工藝很難完全消除的缺陷，零件焊接后，如果在焊縫處存在上述缺陷，將影響后續的鍍硬鉻完整。
[0054](4)焊縫表面的氧化膜未清除干凈，影響零件的鍍硬鉻層完整。要在其表面得到優良的鍍硬鉻層，必須徹底清除表面的氧化膜。
[0055]實施例1:
[0056]原材料下料、調質、粗加工，得到待加工的2Crl3馬氏體不銹鋼套筒零件，其中原材料淬火溫度應控制在950~980°C，回火溫度560~620°C，二者均采用油冷，調質后的硬度控制在28~32HRC。然后采用以下步驟:
[0057]步驟1:對待加工的2Crl3馬氏體不銹鋼零件進行氬弧焊接，焊料采用ER420焊絲，焊絲直徑φ2.0 mm;氬弧焊接的工藝過程為:
[0058]步驟1.1:對待加工的2Crl3馬氏體不銹鋼零件進行清洗、預熱，預熱溫度控制在300°C，保溫時間I小時；
[0059]步驟1.2:對保溫后的2Crl3馬氏體不銹鋼零件立即進行焊接，焊接時氬氣流量控制在8升/分鐘，焊接電流控制在IlOA ;焊接要求:焊縫金屬的余高不應低于母材，不允許出現咬邊，焊縫表面應確保無裂紋，未熔合、夾渣、弧坑、氣孔等缺陷；
[0060]步驟1.3:焊接完成后的2Crl3馬氏體不銹鋼零件緩慢冷卻到100°C后空冷，緩慢冷卻過程中每小時降溫不超過60°C，要求緩慢冷卻的原因是:焊接溫度高達1000°C以上，零件在空氣中冷卻相當于淬火，熱應力和組織應力很大，容易引起焊縫開裂。本實施例中實現緩慢冷卻的技術手段為:將焊接完成后的2Crl3馬氏體不銹鋼零件立即用石棉布包裹緩慢冷卻。
[0061]在步驟1.3完成后，要在24小時內對零件焊縫進行X光探傷檢查，若焊接質量沒有達到GB/T3323-2005規定的II級要求，則進行補焊。
[0062]步驟2:對經過步驟I處理后的2Crl3馬氏體不銹鋼零件進行去應力退火，退火溫度控制在500°C，保溫時間控制在2小時。由于焊縫處馬氏體自回火轉變不穩定，容易造成焊縫處產生裂紋，所以去應力退火要在48小時內完成。
[0063]步驟3:對經過步驟2處理后的2Crl3馬氏體不銹鋼零件進行精加工、確保零件尺寸；并進行精磨，確保零件 表面粗糙度達到Ra0.8以上，為后續電鍍做好準備；[0064]步驟4:對經過步驟3處理后的2Crl3馬氏體不銹鋼零件進行電鍍硬鉻:
[0065]將零件上掛，零件與掛具接觸良好，掛鉤有一定彈性，保證牢固接觸，不允許出現松動現象，零件之間應留有間隙，不能相互觸碰；
[0066]步驟4.1:對2Crl3馬氏體不銹鋼零件進行去油；本實施例中優選的去油過程為:
[0067]步驟4.1.1:對2Crl3馬氏體不銹鋼零件進行化學去油:將零件浸在除垢粉溶液中，除垢粉溶液濃度為50g/L，即按照除垢粉50g匹配IL水的比例配置除垢粉溶液，溶液溫度為50°C ；
[0068]步驟4.1.2:對經過步驟4.1.1處理后的零件進行流動水洗；
[0069]步驟4.1.3:對經過步驟4.1.2處理后的零件進行電化學去油:將零件浸在除垢粉溶液中，除垢粉溶液濃度為50g/L，即按照除垢粉50g匹配IL水的比例配置除垢粉溶液，溶液溫度為50°C，對除垢粉溶液通電，電流為3A/dm2，通電時間為2分鐘；
[0070]步驟4.1.4:對經過步驟4.1.3處理后的零件進行流動熱水洗，水溫為40°C。
[0071]步驟4.2:對經過步驟4.1處理的零件進行去氧化皮處理；本實施例中優選的對經過步驟4.1處理的零件進行去氧化皮處理的過程為:將零件浸入酸洗溶液中，酸洗溶液由HCl與水按1:1體積比混合得到，時間控制在Imin ;而后對零件進行流動水洗。
[0072]步驟4.3:對經 過步驟4.2處理的零件進行電鍍，其中的電鍍液由鉻酐、硫酸和開缸劑混合而成，電鍍液按照IL水匹配鉻酐225g、硫酸2g、和若干開缸劑的比例配置:
[0073]步驟4.3.1:將電鍍液溫度控制在50°C，將零件浸入電鍍液3min ；
[0074]步驟4.3.2:陽極前處理以去除氧化膜:保持電鍍液溫度在50°C，對電鍍液通電Imin,電流密度為ΙΟΑ/dm2 ;這里對通電時間要求嚴格，時間不能長，否則影響鍍層附著力；
[0075]步驟4.3.3:對零件進行陰極電鍍，本實施例中優選的陰極電鍍的過程為:
[0076]先小電流起鍍:電流密度小于3A/dm2，時間控制在Imin ；
[0077]而后階梯式升電流:每2min升一次電流，控制在8min達到電流密度為20A/dm2 ；
[0078]再進行大電流沖擊鍍鉻:電流密度瞬間升至50A/dm2，持續時間:lmin ；
[0079]最后常規鍍硬鉻:電流密度控制在15A/dm2，持續時間與要求的鍍層厚度有關。
[0080]步驟5:對經過步驟4處理后的2Crl3馬氏體不銹鋼零件進行水洗、烘干。
[0081]圖4給出了按照本實施例方法生產的套筒，零件表面粗糙度一致，焊縫表面與母材表面鍍硬鉻層無色差，圖5中給出了比對結果，顯然傳統工藝生產的零件，焊接部位均出現鍍硬鉻層不完整的現象，焊縫表面的鍍層發白，亮度較差，與母材存在較大色差；新型技術生產的零件，零件表面粗糙度一致，焊縫表面與母材表面鍍硬鉻層無色差。
[0082]本實施例將焊接、熱處理、電鍍硬鉻三類特殊工藝過程進行了有機結合，采用氬弧焊接，焊后緩冷及陽極前處理的鍍硬鉻工藝，實現了 2Crl3馬氏體不銹鋼套筒零件焊縫表面鍍硬鉻層完整。
[0083]實施例2:
[0084]原材料下料、調質、粗加工，得到待加工的2Crl3馬氏體不銹鋼套筒零件，其中原材料淬火溫度應控制在950~980°C，回火溫度560~620°C，二者均采用油冷，調質后的硬度控制在28~32HRC。然后采用以下步驟:
[0085]步驟1:對待加工的2Crl3馬氏體不銹鋼零件進行氬弧焊接，焊料采用ER420焊絲，焊絲直徑φ2.0 mm;氬弧焊接的工藝過程為:[0086]步驟1.1:對待加工的2Crl3馬氏體不銹鋼零件進行清洗、預熱，預熱溫度控制在330°C，保溫時間1.5小時；
[0087]步驟1.2:對保溫后的2Crl3馬氏體不銹鋼零件立即進行焊接，焊接時氬氣流量控制在10升/分鐘，焊接電流控制在120A ;焊接要求:焊縫金屬的余高不應低于母材，不允許出現咬邊，焊縫表面應確保無裂紋，未熔合、夾渣、弧坑、氣孔等缺陷；
[0088]步驟1.3:焊接完成后的2Crl3馬氏體不銹鋼零件緩慢冷卻到100°C后空冷，緩慢冷卻過程中每小時降溫不超過60°C，要求緩慢冷卻的原因是:焊接溫度高達1000°C以上，零件在空氣中冷卻相當于淬火，熱應力和組織應力很大，容易引起焊縫開裂。本實施例中實現緩慢冷卻的技術手段為:將焊接完成后的2Crl3馬氏體不銹鋼零件立即放入保溫箱中，保溫箱初始溫度控制在300~350°C，然后保溫箱關機，零件隨保溫箱緩慢冷卻。
[0089]在步驟1.3完成后，要在24小時內對零件焊縫進行X光探傷檢查，若焊接質量沒有達到GB/T3323-2005規定的II級要求，則進行補焊。
[0090]步驟2:對經過步驟I處理后的2Crl3馬氏體不銹鋼零件進行去應力退火，退火溫度控制在530°C，保溫時間控制在2.5小時。由于焊縫處馬氏體自回火轉變不穩定，容易造成焊縫處產生裂紋，所以去應力退火要在48小時內完成。
[0091]步驟3:對經過步驟2處理后的2Crl3馬氏體不銹鋼零件進行精加工、確保零件尺寸；并進行精磨，確保零件表面粗糙度達到Ra0.8以上，為后續電鍍做好準備；
[0092]步驟4:對經過步驟3處理后的2Crl3馬氏體不銹鋼零件進行電鍍硬鉻:
[0093]將零件上掛，零件 與掛具接觸良好，掛鉤有一定彈性，保證牢固接觸，不允許出現松動現象，零件之間應留有間隙，不能相互觸碰；
[0094]步驟4.1:對2Crl3馬氏體不銹鋼零件進行去油；本實施例中優選的去油過程為:
[0095]步驟4.1.1:對2Crl3馬氏體不銹鋼零件進行化學去油:將零件浸在除垢粉溶液中，除垢粉溶液濃度為55g/L，即按照除垢粉55g匹配IL水的比例配置除垢粉溶液，溶液溫度為55°C ；
[0096]步驟4.1.2:對經過步驟4.1.1處理后的零件進行流動水洗；
[0097]步驟4.1.3:對經過步驟4.1.2處理后的零件進行電化學去油:將零件浸在除垢粉溶液中，除垢粉溶液濃度為55g/L，即按照除垢粉55g匹配IL水的比例配置除垢粉溶液，溶液溫度為60°C，對除垢粉溶液通電，電流為4A/dm2，通電時間為4分鐘；
[0098]步驟4.1.4:對經過步驟4.1.3處理后的零件進行流動熱水洗，水溫為50°C。
[0099]步驟4.2:對經過步驟4.1處理的零件進行去氧化皮處理；本實施例中優選的對經過步驟4.1處理的零件進行去氧化皮處理的過程為:將零件浸入酸洗溶液中，酸洗溶液由HCl與水按1:1體積比混合得到，時間控制在1.5min ;而后對零件進行流動水洗。
[0100]步驟4.3:對經過步驟4.2處理的零件進行電鍍，其中的電鍍液由鉻酐、硫酸和開缸劑混合而成，電鍍液按照IL水匹配鉻酐250g、硫酸4g、和若干開缸劑的比例配置:
[0101]步驟4.3.1:將電鍍液溫度控制在55 °C，將零件浸入電鍍液4min ；
[0102]步驟4.3.2:陽極前處理以去除氧化膜:保持電鍍液溫度在55°C，對電鍍液通電
1.5min,電流密度為13A/dm2 ;這里對通電時間要求嚴格，時間不能長，否則影響鍍層附著力；
[0103]步驟4.3.3:對零件進行陰極電鍍，本實施例中優選的陰極電鍍的過程為:[0104]先小電流起鍍:電流密度小于3A/dm2，時間控制在1.5min ；
[0105]而后階梯式升電流:每2min升一次電流,控制在IOmin達到電流密度為20A/dm2 ；
[0106]再進行大電流沖擊鍍鉻:電流密度瞬間升至50A/dm2，持續時間:lmin ；
[0107]最后常規鍍硬鉻:電流密度控制在20A/dm2，持續時間與要求的鍍層厚度有關。
[0108]步驟5:對經過步驟4處理后的2Crl3馬氏體不銹鋼零件進行水洗、烘干。
[0109]本實施例將焊接、熱處理、電鍍硬鉻三類特殊工藝過程進行了有機結合，采用氬弧焊接，焊后緩冷及陽極前處理的鍍硬鉻工藝，實現了 2Crl3馬氏體不銹鋼套筒零件焊縫表面鍍硬鉻層完整。
[0110]實施例3:
[0111]原材料下料、調質、粗加工，得到待加工的2Crl3馬氏體不銹鋼套筒零件，其中原材料淬火溫度應控制在950~980°C，回火溫度560~620°C，二者均采用油冷，調質后的硬度控制在28~32HRC。然后采用以下步驟:
[0112]步驟1:對待加工的2Crl3馬氏體不銹鋼零件進行氬弧焊接，焊料采用ER420焊絲，焊絲直徑φ2.0 mm;氬弧焊接的工藝過程為:
[0113]步驟1.1:對待加工的2Crl3馬氏體不銹鋼零件進行清洗、預熱，預熱溫度控制在350°C，保溫時間2小時;
[0114]步驟1.2:對保溫后的2Crl3馬氏體不銹鋼零件立即進行焊接，焊接時氬氣流量控制在15升/分鐘，焊接電流控制在130A ;焊接要求:焊縫金屬的余高不應低于母材，不允許出現咬邊，焊縫表面應確 保無裂紋，未熔合、夾渣、弧坑、氣孔等缺陷；
[0115]步驟1.3:焊接完成后的2Crl3馬氏體不銹鋼零件緩慢冷卻到100°C后空冷，緩慢冷卻過程中每小時降溫不超過60°C，要求緩慢冷卻的原因是:焊接溫度高達1000°C以上，零件在空氣中冷卻相當于淬火，熱應力和組織應力很大，容易引起焊縫開裂。本實施例中實現緩慢冷卻的技術手段為:將焊接完成后的2Crl3馬氏體不銹鋼零件立即用石棉布包裹緩慢冷卻。
[0116]在步驟1.3完成后，要在24小時內對零件焊縫進行X光探傷檢查，若焊接質量沒有達到GB/T3323-2005規定的II級要求，則進行補焊。
[0117]步驟2:對經過步驟I處理后的2Crl3馬氏體不銹鋼零件進行去應力退火，退火溫度控制在550°C，保溫時間控制在3小時。由于焊縫處馬氏體自回火轉變不穩定，容易造成焊縫處產生裂紋，所以去應力退火要在48小時內完成。
[0118]步驟3:對經過步驟2處理后的2Crl3馬氏體不銹鋼零件進行精加工、確保零件尺寸；并進行精磨，確保零件表面粗糙度達到Ra0.8以上，為后續電鍍做好準備；
[0119]步驟4:對經過步驟3處理后的2Crl3馬氏體不銹鋼零件進行電鍍硬鉻:
[0120]將零件上掛，零件與掛具接觸良好，掛鉤有一定彈性，保證牢固接觸，不允許出現松動現象，零件之間應留有間隙，不能相互觸碰；
[0121]步驟4.1:對2Crl3馬氏體不銹鋼零件進行去油；本實施例中優選的去油過程為:
[0122]步驟4.1.1:對2Crl3馬氏體不銹鋼零件進行化學去油:將零件浸在除垢粉溶液中，除垢粉溶液濃度為60g/L，即按照除垢粉60g匹配IL水的比例配置除垢粉溶液，溶液溫度為60°C ；
[0123]步驟4.1.2:對經過步驟4.1.1處理后的零件進行流動水洗；[0124]步驟4.1.3:對經過步驟4.1.2處理后的零件進行電化學去油:將零件浸在除垢粉溶液中，除垢粉溶液濃度為60g/L，即按照除垢粉60g匹配IL水的比例配置除垢粉溶液，溶液溫度為70°C，對除垢粉溶液通電，電流為5A/dm2，通電時間為5分鐘；
[0125]步驟4.1.4:對經過步驟4.1.3處理后的零件進行流動熱水洗，水溫為60°C。
[0126]步驟4.2:對經過步驟4.1處理的零件進行去氧化皮處理；本實施例中優選的對經過步驟4.1處理的零件進行去氧化皮處理的過程為:將零件浸入酸洗溶液中，酸洗溶液由HCl與水按1:1體積比混合得到，時間控制在2min ;而后對零件進行流動水洗。
[0127]步驟4.3:對經過步驟4.2處理的零件進行電鍍，其中的電鍍液由鉻酐、硫酸和開缸劑混合而成，電鍍液按照IL水匹配鉻酐275g、硫酸6g、以及若干開缸劑的比例配置:
[0128]步驟4.3.1:將電鍍液溫度控制在60°C，將零件浸入電鍍液5min ；
[0129]步驟4.3.2:陽極前處理以去除氧化膜:保持電鍍液溫度在60°C，對電鍍液通電2min,電流密度為15A/dm2 ;這里對通電時間要求嚴格，時間不能長，否則影響鍍層附著力；
[0130]步驟4.3.3:對零件進行陰極電鍍，本實施例中優選的陰極電鍍的過程為:
[0131]先小電流起鍍:電流密度小于3A/dm2，時間控制在2min ；
[0132]而后階梯式升電流:每2min升一次電流，控制在12min達到電流密度為20A/dm2 ；
[0133]再進行大電流沖擊鍍鉻:電流密度瞬間升至50A/dm2，持續時間:lmin ；
[0134]最后常規 鍍硬鉻:電流密度控制在25A/dm2，持續時間與要求的鍍層厚度有關。
[0135]步驟5:對經過步驟4處理后的2Crl3馬氏體不銹鋼零件進行水洗、烘干。
[0136]本實施例將焊接、熱處理、電鍍硬鉻三類特殊工藝過程進行了有機結合，采用氬弧焊接，焊后緩冷及陽極前處理的鍍硬鉻工藝，實現了 2Crl3馬氏體不銹鋼套筒零件焊縫表面鍍硬鉻層完整。
【權利要求】
1.一種提高2Crl3馬氏體不銹鋼焊接件焊縫表面鍍硬鉻質量的方法，其特征在于: 采用以下步驟: 步驟1:對待加工的2Crl3馬氏體不銹鋼零件進行氬弧焊接，焊料采用ER420焊絲；步驟2:對經過步驟I處理后的2Crl3馬氏體不銹鋼零件在48小時內進行去應力退火，退火溫度控制在500°C~550°C，保溫時間控制在2~3小時； 步驟3:對經過步驟2處理后的2Crl3馬氏體不銹鋼零件進行精磨，確保零件表面粗糙度達到Ra0.8以上; 步驟4:對經過步驟3處理后的2Crl3馬氏體不銹鋼零件進行電鍍硬鉻: 步驟4.1:對2Crl3馬氏體不銹鋼零件進行去油； 步驟4.2:對經過步驟4.1處理的零件進行去氧化皮處理； 步驟4.3:對經過步驟4.2處理的零件進行電鍍，其中的電鍍液由鉻酐、硫酸和開缸劑混合而成，電鍍液按照IL水匹配鉻酐225~275g、硫酸2~6g和若干開缸劑的比例配置；步驟4.3.1:將電鍍液溫度控制在50~60°C，將零件浸入電鍍液3~5min ； 步驟4.3.2:陽極前處理去除氧化膜:保持電鍍液溫度在50~60°C，對電鍍液通電I~2min,電流密度為10~15A/dm2 ； 步驟4.3.3:對零件進行陰極電鍍； 步驟5:對經過步驟4處理后的2Crl3馬氏體不銹鋼零件進行水洗、烘干。
2.根據權利要求1所述一種提高2Crl3馬氏體不銹鋼焊接件焊縫表面鍍硬鉻質量的方法，其特征在于:步驟4.3.3中對零`件進行陰極電鍍的過程為: 先小電流起鍍:電流密度小于3A/dm2，時間控制在I~2min ； 而后階梯式升電流:每2min升一次電流,控制在8~12min達到電流密度為20A/dm2 ； 再進行大電流沖擊鍍鉻:電流密度瞬間升至50A/dm2，持續時間:lmin ； 最后常規鍍硬鉻:電流密度控制在15~25A/dm2。
3.根據權利要求2所述一種提高2Crl3馬氏體不銹鋼焊接件焊縫表面鍍硬鉻質量的方法，其特征在于:步驟I中氬弧焊接過程為: 步驟1.1:對待加工的2Crl3馬氏體不銹鋼零件進行清洗、預熱，預熱溫度控制在300~350°C，保溫時間I~2小時; 步驟1.2:對保溫后的2Crl3馬氏體不銹鋼零件立即進行焊接，焊接時氬氣流量控制在8~15升/分鐘，焊接電流控制在110~130A; 步驟1.3:焊接完成后的2Crl3馬氏體不銹鋼零件緩慢冷卻到100°C后空冷，緩慢冷卻過程中每小時降溫不超過60°C。
4.根據權利要求3所述一種提高2Crl3馬氏體不銹鋼焊接件焊縫表面鍍硬鉻質量的方法，其特征在于:步驟1.3完成后，在24小時內對零件焊縫進行X光探傷檢查，若焊接質量沒有達到GB/T3323-2005規定的II級要求，則進行補焊。
5.根據權利要求2或3或4所述一種提高2Crl3馬氏體不銹鋼焊接件焊縫表面鍍硬鉻質量的方法，其特征在于:步驟4.1對2Crl3馬氏體不銹鋼零件進行去油過程為: 步驟4.1.1:對2Crl3馬氏體不銹鋼零件進行化學去油:將零件熱浸在除垢粉溶液中，除垢粉溶液濃度為50~60g/L，溶液溫度為50~60°C ； 步驟4.1.2:對經過步驟4.1.1處理后的零件進行流動水洗；步驟4.1.3:對經過步驟4.1.2處理后的零件進行電化學去油:將零件熱浸在除垢粉溶液中，除垢粉溶液濃度為50~60g/L，溶液溫度為50~70°C，對除垢粉溶液通電，電流為3~5A/dm2,通電時間為2~5分鐘； 步驟4.1.4:對經過步驟4.1.3處理后的零件進行流動熱水洗，水溫為40~60°C。
6.根據權利要求5所述一種提高2Crl3馬氏體不銹鋼焊接件焊縫表面鍍硬鉻質量的方法，其特征在于:步驟4.2中對經過步驟4.1處理的零件進行去氧化皮處理的過程為:將零件浸入酸洗溶液中，酸洗溶液由HCl與水按1:1體積比混合得到，時間控制在I~2min ;而后對零件進行流動水洗。·
【文檔編號】C25D5/18GK103849907SQ201410082689
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2014年3月7日 優先權日:2014年3月7日
【發明者】李凱, 郭建生, 張文英, 孟韜, 張建新, 李洋 申請人:陜西黃河集團有限公司