高锰钢的特点及其焊接性

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30 Mn13钢的化学成分（质量分数） （%）
牌号
C
Mn
Si
S
P
ZGMn13-1 ZGMn13-2 ZGMn13-3 ZGMn13-4
1.10～1.50 1.10～1.40 0.90～1.30 0.90～1.20
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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
11.00～14.00
0.30～1.00 0.30～0.80
≤0.090
≤0.050 ≤0.080
≤0.070
Mn13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，
如何正确地选用 Mn13 奥氏体高锰钢焊接时的焊接材料？ ⑴焊条 用于 Mn13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 Mn13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。
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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。
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。
表31 ZGMn13高锰钢用焊丝的化学成分（质量分数） （%）
类
C
Mn
Ni Cr Mo
Si P S
型
Mn-Ni Mn-Cr Mn-M
o Cr-Ni
0.7～0.9 0.7～0.9 0.7～0.9
0.06
13～ 16 16～ 23 13～ 16 0.74
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
—
0.0
—
3.5～5.0 12.2 — 0.4～1.0 7
0.01
2.12 6
—
0.24 —
3 ～ — 0.6～1.4 0.4～1.0 0.0
—
9.87 20.8 — 0.017 7
0.01
9
—
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。
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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 Mn13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。