高锰钢焊接工艺特点

高锰钢ZGMn13焊接工艺

一：什么是高锰钢

高锰钢是指含碳量为0.9%～1.3%，含锰量为11.0%～14.0%的铸钢，即ZGMn13。

二：特点

抗强烈的挤压，冲击耐磨钢。其表层迅速发生加工硬化现象，使其在心部仍保持奥氏体良好的韧性和塑性的同时硬化层具有良好的耐磨性能。

三：焊接选材

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。

⑵焊丝

焊接ZGMn13奥氏体高锰钢用焊丝有Mn-Ni、Mn-Cr、Mn-Mo、Mo-Ni-Cr系高锰钢焊丝和Cr-Ni、Cr-Ni-Mn系合金钢焊丝，其化学成分，见表31。Cr-Ni系焊丝不仅具有较高的耐腐蚀性能，能冲击载荷下能声速被加工硬化，而且还在焊接高锰钢与碳钢或低合金钢的异种钢时容许有较高的稀释，可用来作为高锰钢与碳钢焊接时的填充材料。（奥氏体焊条均可焊接）四：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。

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。

ZGMn13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。

锰钢的特点：

1、锰钢主要用于需要承受冲击、挤压、物料磨损等恶劣工况条件，破坏形式以磨损消耗为主，部分断裂、变形。磨损分为三种：金属构件表面间相互接触并运动的摩擦磨损；其它金属或非金属物料打击金属表面的磨料磨损和流动气体或液体与金属接触导致的冲蚀磨损。耐磨钢的耐磨性能取决于材料本身，而抗磨钢则在不同的工况条件下表现出不同的耐磨性，材料本身和工况条件两者才能决定其耐磨性能。铸造耐磨钢和抗磨钢以奥氏体锰钢为主，在一定的条件下经适当热处理的低合金钢也有很好的效果，石墨钢则用于润滑摩擦的工况条件。

2、高锰钢高锰钢是典型的抗磨钢，铸态组织为奥氏体加碳化物。经1000。C左右水淬处理后组织转变为单一的奥氏体或奥氏体加少量碳化物，韧性反而提高，因此称水韧处理。高锰钢最重要的特点是在强烈的冲击、挤压条件下，表层迅速发生加工硬化现象，使其在心部仍保持奥氏体良好的韧性和塑性的同时硬化层具有良好的耐磨性能。这是其它材料所不及的。但高锰钢的耐磨性只是在具备足以形成加工硬化的条件下才表现出其优越性，其他情况下则很差。

3、高锰钢的化学成分及力学性能。

4、高锰钢的物理性能。

5、高锰钢由于加工硬化现象，应尽量避免对铸件进行加工。铸件上的孔、槽尽可能铸出。但对高锰钢的加工也并非完全不可能。刀具修整一次进刀加工完的可以进行，不可避免的加工应在铸件工艺设计时放大加工量，以使加工的进刀量避开加工硬化层。

6、高锰钢的焊接性能：高锰钢重新加热时，在250~800。C间存在碳化物析出的脆性温度区间，且铸态高锰钢又存在网状碳化物以及铸造应力，因此，焊接性能很差。高锰钢铸件，应在水韧处理后割冒口或缺陷焊补，焊后应快速冷却。为消除或尽可能减小热影响区，应用小电流，不连续施焊，或边焊边浇水冷却。焊条采用高锰钢焊条或奥氏体不锈钢焊条。若存在加工硬化层，应在焊前去除。