高锰钢的特点及其焊接性

高锰钢的特点及其焊接性试述奥氏体高锰钢的特点及其焊接性。奥氏体高锰钢是指碳的质量分数为0.9%～1.3%、、锰的为11%～14%的铸钢。这种钢在1000～1100℃范围内加热时，可以得到单一的奥氏体组织，然后迅速在水中冷却淬火（水韧处理）能保持单相奥氏体状态。奥氏体高锰钢具有很高的韧性，是一种非常强韧的非磁性合金，在冲击载荷作用下，表面层将发生加工硬化而具有高耐磨性，但切削加工困难，仅限于作铸件使用，广泛用于制造要求高耐磨性并承受冲击载荷的零件，牌号为ZGMn13，其化学成分，见表30。表30ZGMn13钢的化学成分（质量分数）（%）牌号CMnSiSPZGMn13-11.10～1.5011.00～14.000.30～1.00≤0.050≤0.090ZGMn13-21.10～1.40ZGMn13-30.90～1.300.30～0.80≤0.080ZGMn13-40.90～1.20≤0.070ZGMn13高锰钢的焊接较差，焊接时的主要问题是：⑴热影响区碳化物的析出高锰钢经1050℃水韧处理后，碳全部固溶于奥氏体中，室温下呈单相奥氏体组织，具有良好的韧性，但当重新加热超过250℃时，碳就会沿晶界析出碳化物，使材料的韧性大大下降，因此焊补后，在热影响区的一个区段内会不同程度地析出碳化物，不仅失去韧性变脆，而且还会降低耐磨性和冲击韧度。解决的措施是加快施焊时焊件的冷却速度，缩短在高温下停留的时间，以减少碳化物的析出。⑵热裂纹倾向严重ZGMn13高锰钢的线膨胀系数是低碳钢的1.6倍，但热导率仅是低碳钢的1/6，所以焊接时会产生很大的应力，在S、P有害杂质的作用下，产生焊缝热裂纹和热影响区的液化裂纹。解决的措施是严格控制母材中的S、P含量，特别是焊接材料中的S、P含量；其次是采用锤击焊缝等工艺措施，减少焊接应力。46如何正确地选用ZGMn13奥氏体高锰钢焊接时的焊接材料？⑴焊条用于ZGMn13奥氏体高锰钢焊接的焊条为低碳钢焊芯，并在药皮中加入适量合金元素，使熔敷金属得到高锰钢的化学成分和力学性能。用于焊接ZGMn13奥氏体高锰钢的焊条有两种类型：一种是高锰钢型焊条D256（EDMn-A-16）和（EDMn-B-16），主要用于堆焊受严重冲击磨料磨损零件，如碎石机颚板等；另一种是Cr-Mn型焊条D276（EDCrMo-B-16）和D277（EDCrMo-B-15），其堆焊金属处于介稳定状态的高锰奥氏体，当受到强烈冲击后转变为马氏体，主要用于耐气蚀的堆焊或高锰钢堆焊，如水轮机叶片、挖掘机斗齿等。试述ZGMn13奥氏体高锰钢的焊接工艺。焊补或焊接ZGMn13奥氏体高锰钢时，应该采用热源集中、线能量小的焊接方法，如手弧焊、熔化极气体保护焊等，不推荐使用气焊和钨极氩弧焊。焊补或焊接工艺：1）焊前必须清理焊补处的泥垢、油垢和铁锈，仔细检查有无起层、裂纹、夹砂、气孔和缩孔等缺陷。若有这些缺陷，必须用砂轮或电弧气刨铲出。磨损的部位必须用砂轮磨去硬化层，因为硬化层的金属对裂纹十分敏感。2）焊前不应预热，多层焊时层间温度不应超过300℃，以防止过热使热影响区脆化。3）焊接时要尽可能地采用小线能量，尽量减少基本金属受热，采取措施为尽可能地加快接头的冷却。为此，用短弧、直流反极性、跳焊、短段焊、间隙焊、脉冲焊等工艺措施，采用这些措施能在一定程度上减少碳化物的析出。4）为防止产生热裂纹，可采用Cr-Mn或Cr-Ni奥氏体钢焊条打底。如果在低碳钢或低合金钢上堆焊ZGMn13奥氏体高锰钢时，可以先焊一层Cr-Ni或CR-Mn奥氏体钢作隔离焊道，以防产生裂纹。5）焊后为消除焊接应力，可用尖锤锤击焊接区。为使熔敷金属得到奥氏体组织，锤击后要迅速将焊接区进行喷水冷却。.为什么奥氏体不锈钢和碳钢、低合金钢焊接（异种钢焊接）要选用25—13系列的焊丝及焊条？答：焊接奥氏体不锈钢和碳钢、低合金钢相连的异种钢焊接接头，焊缝熔敷金属必须采用25—13系列的焊丝（309、309L）及焊条（奥312、奥307等）。如采用其它不锈钢焊材，在碳钢、低合金钢一侧熔合线上产生马氏体组织，会产生冷裂纹。为什么焊接奥氏体不锈钢要采取有效的工艺措施？答：一般工艺措施有：〈1〉要依据母材的化学成分，严格选择焊接材料。〈2〉小电流.，快速焊接；小线能量，减少热输入。〈3〉细直径焊丝、焊条，不摆动，多层多道焊。〈4〉焊缝及热影响区强制冷却，减少450--850℃停留时间。〈5〉TIG焊缝背面氩气保护。〈6〉与腐蚀介质接触的焊缝最后焊接。C级钢是一种铁道机车车辆用的低合金铸钢,它是参照执行美国铁道协会(AAR)铸钢标准,按强度等级分级来命名的。ZG25MnCrNiMo是我国自主研制的满足美国铁道协会(AAR)AAR-201铸钢标准中C级钢力学性能指标的钢种.主要用于车钩及钩尾框等铸件.该钢种碳当量较高,因此在焊接时需要预热到200度,用等强焊条焊接,焊后需重新进行正火+回火处理.研究火车车钩用钢ZG25MnCrNiMo经过不同调质工艺处理后-40℃的冲击性能。分别用金相显微镜、扫描电镜和透射电子显微镜观察和分析钢的微观组织、低温冲击断口形貌和钢中碳化物的析出行为。结果表明,ZG25MnCrNiMo钢在910℃淬火、550℃回火2h得到均匀回火索氏体组织,冲击功最大。冲击功随回火温度的升高而增大。低于550℃回火,钢中的碳化物主要在板条界面呈连续析出,-40℃冲击功低;550~650℃回