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高錳鋼Mn13焊接工藝

高錳鋼是指含碳量為0.9%～1.3%，含錳量為11.0%～14.0%的鑄鋼，即ZGMn13。

此材料在1000～1100℃之間為單一奧氏體組織，為保持此組織，需高溫淬火，

即在1100～1050℃間的溫度內(nèi)立即水淬至常溫。經(jīng)過熱處理后的高錳鋼，如果再加熱到250℃以上，

就會(huì)有碳化物析出，其脆性增加，再有此材料的線脹系數(shù)大，易出現(xiàn)較大內(nèi)應(yīng)力，

如果采取常規(guī)焊接工藝焊接會(huì)出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，原因是焊后緩冷到950～250℃的溫度區(qū)間內(nèi)，

會(huì)有大量碳化物析出，使母材變脆，再有內(nèi)應(yīng)力大，冷卻后檢查焊縫與母材間已開裂。解決此問題，

就要根據(jù)此材料的特殊性質(zhì)，采取特殊焊接工藝，采取間斷焊接、焊后立即水冷至常溫的辦法，使焊縫避開那段溫度區(qū)。

結(jié)果是成功的.ZGMn13高錳鋼的焊接較差，焊接時(shí)的主要問題是：⑴熱影響區(qū)碳化物的析出高錳鋼經(jīng)1050℃水韌處理后，

碳全部固溶于奧氏體中，室溫下呈單相奧氏體組織，具有良好的韌性，但當(dāng)重新加熱超過250℃時(shí)，碳就會(huì)沿晶界析出碳化物，

使材料的韌性大大下降，因此焊補(bǔ)后，在熱影響區(qū)的一個(gè)區(qū)段內(nèi)會(huì)不同程度地析出碳化物，不僅失去韌性變脆，

而且還會(huì)降低耐磨性和沖擊韌度。解決的措施是加快施焊時(shí)焊件的冷卻速度，縮短在高溫下停留的時(shí)間，以減少碳化物的析出。

⑵熱裂紋傾向嚴(yán)重ZGMn13高錳鋼的線膨脹系數(shù)是低碳鋼的1.6倍，但熱導(dǎo)率僅是低碳鋼的1/6，所以焊接時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的應(yīng)力，

在S、P有害雜質(zhì)的作用下，產(chǎn)生焊縫熱裂紋和熱影響區(qū)的液化裂紋。解決的措施是嚴(yán)格控制母材中的S、P含量，

特別是焊接材料中的S、P含量；其次是采用錘擊焊縫等工藝措施，減少焊接應(yīng)力。

如何正確地選用ZGMn13奧氏體高錳鋼焊接時(shí)的焊接材料？⑴焊條用于ZGMn13奧氏體高錳鋼焊接的焊條為低碳鋼焊芯

，并在藥皮中加入適量合金元素，使熔敷金屬得到高錳鋼的化學(xué)成分和力學(xué)性能。用于焊接ZGMn13奧氏體高錳鋼的焊條有兩種類型：

一種是高錳鋼型焊條D256（EDMn-A-16）和（EDMn-B-16），主要用于堆焊受嚴(yán)重沖擊磨料磨損零件，如碎石機(jī)顎板等；

另一種是Cr-Mn型焊條D276（EDCrMo-B-16）和D277（EDCrMo-B-15），其堆焊金屬處于介穩(wěn)定狀態(tài)的高錳奧氏體，

當(dāng)受到強(qiáng)烈沖擊后轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，主要用于耐氣蝕的堆焊或高錳鋼堆焊，如水輪機(jī)葉片、挖掘機(jī)斗齒等。

⑵焊絲焊接ZGMn13奧氏體高錳鋼用焊絲有Mn-Ni、Mn-Cr、Mn-Mo、Mo-Ni-Cr系高錳鋼焊絲和Cr-Ni、Cr-Ni-Mn系合金鋼焊絲，

其化學(xué)成分，見表31。Cr-Ni系焊絲不僅具有較高的耐腐蝕性能，能沖擊載荷下能聲速被加工硬化，

而且還在焊接高錳鋼與碳鋼或低合金鋼的異種鋼時(shí)容許有較高的稀釋，可用來作為高錳鋼與碳鋼焊接時(shí)的填充材料。

ZGMn13奧氏體高錳鋼的焊接工藝。焊補(bǔ)或焊接ZGMn13奧氏體高錳鋼時(shí)，應(yīng)該采用熱源集中、線能量小的焊接方法，

如手弧焊、熔化極氣體保護(hù)焊等，不推薦使用氣焊和鎢極氬弧焊。焊補(bǔ)或焊接工藝：1）焊前必須清理焊補(bǔ)處的泥垢、

油垢和鐵銹，仔細(xì)檢查有無起層、裂紋、夾砂、氣孔和縮孔等缺陷。若有這些缺陷，必須用砂輪或電弧氣刨鏟出。

磨損的部位必須用砂輪磨去硬化層，因?yàn)橛不瘜拥慕饘賹?duì)裂紋十分敏感。2）焊前不應(yīng)預(yù)熱，多層焊時(shí)層間溫度不應(yīng)超過300℃，

以防止過熱使熱影響區(qū)脆化。3）焊接時(shí)要盡可能地采用小線能量，盡量減少基本金屬受熱，采取措施為盡可能地加快接頭的冷卻。

為此，用短弧、直流反極性、跳焊、短段焊、間隙焊、脈沖焊等工藝措施，采用這些措施能在一定程度上減少碳化物的析出。

4）為防止產(chǎn)生熱裂紋，可采用Cr-Mn或Cr-Ni奧氏體鋼焊條打底。如果在低碳鋼或低合金鋼上堆焊ZGMn13奧氏體高錳鋼時(shí)，

可以先焊一層Cr-Ni或Cr-Mn奧氏體鋼作隔離焊道，以防產(chǎn)生裂紋。5）焊后為消除焊接應(yīng)力，可用尖錘錘擊焊接區(qū)。

為使熔敷金屬得到奧氏體組織，錘擊后要迅速將焊接區(qū)進(jìn)行噴水冷卻。

Mn13、X120Mn12鋼板常用規(guī)格6-30厚度，特殊規(guī)格最薄可達(dá)1.0mm,

最厚100.0mm。圓鋼少量現(xiàn)貨。可頂扎方鋼等高錳鋼型鋼。

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