高锰钢焊接工艺性

高锰钢件的焊接和补焊
高锰钢件的焊接和补焊是很困难的，这是由于高锰钢的化学成分和组织以及性能的特殊性所决定的。

高锰钢的线收缩率较一般钢大1倍多，而导热性能则远远低于一般的钢中。

在焊接混入焊补之后它的热影响区范围内的温度分布也极不均匀。

在热影响区内本体的组织发生较大的变化，有大量碳化物析出，使金属变脆，冲击韧性明显下降，即使焊后立即淬入水中也难以达到材料原有的性能。

高锰钢铸件焊补时必须尽量使焊补的金属冷凝时也得到奥氏体组织。

只有在焊接金属冷凝后成为奥氏体组织并尽量减小热影响区，减少奥氏体组织的分解量，减少焊接金属热裂条件下才能保证高锰钢铸件在焊补后的质量。

焊缝处和焊补金属的组织对冷却速度是很敏感的。

缓冷时会有大量析出碳化物或同时形成珠光体型组织。

高温下焊接金属的奥氏体晶粒很容易长大，从而降低焊接和补焊部位的金属强度、塑性和韧性。

为使焊接和焊补部位的金属能得到奥氏体组织，必须用特殊的焊条而且其中成分中的Mn/C要高些，以防止碳化物析出，为了得到单一的奥氏体组织，也可以加入其他合金元素如铬、铌等。

在焊缝金属成分中，磷对质量的影响很大，磷的偏析倾向很大，很容易形成磷共晶。

这些共晶组成物使晶界加厚，减弱晶间强度。

在高温下当它尚处于液态时，由于焊缝处存在拉应力，在拉应力的作用下，它必然容易被拉裂，形成热裂。

这种拉应力是由于焊接时局部受热，当其冷却收缩时受到周围金属的牵制而形成的。

常用金属材料的焊接(低温用钢、高锰钢、时效钢、耐热钢）41 试述Ni9低温用钢的焊接工艺。

Ni9钢是低碳马氏体型低温用钢，其化学成分，见表23。

表23 Ni9钢的化学成分（质量分数）（%）Ni9钢具有良好的低温韧性和焊接性，常用的焊接方法是手弧焊，其次是埋弧焊和钨极氩弧焊。

⑴焊接材料 Ni9低温钢常用的焊接材料有Ni的质量分数约60%以上的Inconel型、Ni的质量分数约40%的FeNi基型、Ni的质量分数为13%的奥氏体不锈钢型和Ni11%的铁素体型等，其中Ni基与Fe-Ni基的焊接材料低温韧性好，线膨胀系数与Ni9钢相近，但成本高、屈服点偏低。

Ni的质量分数为13%-Cr16%型焊接材料的成本低、屈服点高，但低温韧性稍差，线膨胀系数与Ni9钢有很大差异。

Ni9钢手弧焊用焊接材料为Ni60Cr15Mo、Ni55Cr22Mo9、Ni67Cr16Mo3、Cr15Ni70Mn4Mo4Nb；埋弧焊用焊接材料为Ni67Cr16Mn3Ti、Ni58Cr22Mo9W；钨极氩弧焊用焊接材料为Ni11、Ni70Mo18CrW。

⑵焊接工艺焊前一般不预热，当板厚超过50mm时可预热50℃，冷变形超过3%时应进行退火处理，退火火为550～558℃。

焊接线能量应控制在45kJ/cm以下，一般常用7～35kJ/cm。

手弧焊时焊条直径不超过4mm。

当采用有弧坑裂纹倾向的焊条焊接Ni9钢时，打底焊应采用穿透法焊接，把弧坑尽可能留在背面，以便清根时能把弧坑裂纹消除掉。

埋弧焊时焊丝直径不超过3.2mm。

42 试述0Cr21Ni6Mn9㈠超低温无磁钢的焊接工艺。

0Cr21Ni16Mn9N钢是奥氏体型超低温用钢，其化学成分，见表24。

表24 0Cr21Ni16Mn9N钢的化学成分（质量分数）（%）㈠此钢由中国科学院金属研究所研制成,目前尚未列入国标中。

0Cr21Ni16Mn9N钢焊接时的主要问题是防止出现热裂纹、降低低温韧性和预防碳化物析出。

大型挖掘机铲斗高锰钢焊接工艺的研究孔海旺;刘兰平【摘要】高锰钢在较大的冲击载荷或接触应力作用下,其表层迅速产生加工硬化,生成高密度位错和形变孪晶,产生高耐磨的表面层,内层奥氏体仍保持着良好的韧性.当焊接、切割、碳弧气刨等工序使高锰钢再次加热,极易使碳化物沿晶界析出,从而使其热影响区失去韧性而变脆.本文通过对大型挖掘机铲斗材料和结构的研究,制定出既能保证焊接接头质量又经济的大型挖掘机铲斗的高锰钢焊接工艺.【期刊名称】《铸造设备与工艺》【年(卷),期】2012(000)001【总页数】4页(P28-31)【关键词】高锰钢;加工硬化;焊接性;大型挖掘机铲斗【作者】孔海旺;刘兰平【作者单位】太原科技大学材料学院,山西太原030024;太钢峨口铁矿,山西忻州034207【正文语种】中文【中图分类】TG145挖掘机是重要的工程机械之一，被广泛用于建筑、化工、水利、矿山等领域，。

挖掘机铲齿材料为ZGMn13，安装在斗轮式挖掘机铲斗的前端，与物料的直接接触极易造成铲齿的磨损，是斗轮式挖掘机设备的主要消耗零件，如图1所示。

因此，在实际生产中，经常遇到高锰钢磨损件的补焊、高锰钢构件的焊接以及高锰钢与结构钢、耐磨钢的焊接等问题。

1 高锰钢的焊接性金属的焊接性是指被焊金属在采用一定的焊接方法、焊接材料、工艺参数及结构型式条件下，获得优质焊接接头的难易程度。

焊接性包括两个方面：一是工艺焊接性，主要指焊接接头产生工艺缺陷的倾向，尤其是出现各种裂纹的可能性。

二是使用焊接性，主要指焊接接头在使用中的可靠性，包括焊接接头的力学性能及其他特殊性能（如耐热、耐蚀性能等）。

衡量金属焊接性的方法通常是碳当量估算法和抗裂纹敏感性试验法。

碳当量C愈高，金属的可焊性愈差。

图1 大型挖掘机露天工作高锰钢的焊接性是非常差的，曾一度被认为是不可焊材料。

铸态高锰钢存在着网状碳化物和铸造应力。

是不可焊的。

高锰钢必须在水韧处理后进行焊接。

但水韧处理后的奥氏体钢在重新加热至250℃～800℃时，存在着碳化物析出的脆性温度区间，尤其是在500℃-700℃较为突出。

高锰钢铸件焊补工艺守则T/GTB-402-01-391、范围1.1 本守则规定了高锰钢产品铸造缺陷的焊补规程，适用于本公司生产的高锰钢轧臼壁、破碎壁及齿板等系列产品。

1.2 本守则规定的产品是指经检验（化学成分、机械性能、金相组织）合格的产品2、引用标准GB/T5680-2010 高锰钢铸件S.Q.S 轧臼壁及破碎壁铸造规程JB/ZG4000.6 铸钢件焊补通用技术条件GB984 堆焊焊条GB983 不锈钢焊条3、参考标准GB11352 一般工程用铸造碳钢件GB429 耐热钢技术条件4、缺陷的范围4.1 待焊补的缺陷于孔眼类铸造缺陷，或在清除其它铸造缺陷后所形成的孔眼，沟槽合凹坑等缺陷。

4.2 将各类铸造缺陷后清除后所形成的需焊补的缺陷分为三类：4.2.1中等范围的缺陷：缺陷的深度小于25mm,且面积小于40×50（20cm²）的缺陷（小于2mm的单个孔眼，可不算缺陷，故不需焊补）。

4.2.2中等范围的缺陷：缺陷的深度小于25mm,且不超过铸件壁厚的1/3（两者按最小值判断），同时该缺陷的面积不大80×80m(即64 cm²)，且焊补面积不大于该表面积的1/3（按两者最小值判断）。

4.2.3大范围缺陷，超过4.2.2规定的缺陷。

5、下述缺陷不允许焊补5.1 图纸或工艺规定某些不容许焊补或铸件的某些特定部位。

5.2 铸件厚度大于40mm的穿透性裂纹。

5.3 齿板的穿透性裂纹。

5.4 轧臼壁吊耳的穿透性裂纹。

5.5 清整后缺陷深度大于铸件壁厚的1/2，缺陷总面积超过所在表面面积30℅的缺陷。

6、允许焊补的缺陷6.1 施焊审批程序：6.1.1小范围缺陷由检验员划出标记，精整工段焊工补焊。

6.1.2中等范围缺陷，由检验员划出标记，精整清理缺陷后，经主管技术人员（或有关部门）认可后即可进行补焊。

6.1.3大范围缺陷，精整清理缺陷后填写焊补卡片，报公司技术负责人批准后方可进行大补焊。

高锰钢的焊接工艺介绍高锰钢是一种具有高强度和耐磨性的特殊钢材，常用于制造机械零件、工具和耐磨构件等。

在进行高锰钢的焊接时，需要采取特定的工艺和措施，以确保焊接接头的质量和性能。

焊接前准备在进行高锰钢的焊接之前，需要进行充分的准备工作，包括材料准备和设备准备。

材料准备选择合适的高锰钢焊接材料，确保其符合焊接要求，并具有良好的可焊性和相容性。

材料准备还包括对焊接材料进行清洁和除锈处理，以确保焊接接头的质量。

设备准备选择适合高锰钢焊接的设备，包括焊接机、电极、焊丝等。

确保所有焊接设备都经过良好的维护，并具备稳定的电力供应和良好的接地条件。

焊接工艺高锰钢的焊接工艺与普通钢的焊接工艺有所不同，需要采取一些特定的措施以确保焊接接头的质量和性能。

选择适当的焊接方法高锰钢的焊接方法可以选择电弧焊、气焊、激光焊等，根据具体情况选择适合的焊接方法。

其中，电弧焊是常用的焊接方法，可以分为手工电弧焊和自动电弧焊。

控制焊接参数在进行高锰钢的焊接时，需要控制好焊接参数，包括焊接电流、焊接电压、焊接速度等。

合理的焊接参数可以保证焊接接头的质量和性能。

采用预热和后热处理高锰钢的焊接过程中容易产生焊接应力和氢裂纹等问题，为了避免这些问题的发生，可以采用预热和后热处理的方法。

预热可以减少焊接应力，后热处理可以消除氢裂纹。

进行焊接试验和检测在完成高锰钢的焊接后，应进行焊接试验和检测，以确保焊接接头的质量和性能。

常用的焊接试验和检测方法包括断口观察、硬度测试、X射线检测等。

结论高锰钢的焊接工艺需要采取特定的工艺和措施，以确保焊接接头的质量和性能。

选择适当的焊接方法、控制好焊接参数、采用预热和后热处理，以及进行焊接试验和检测，都是保证高锰钢焊接质量的关键步骤。

以上为高锰钢的焊接工艺文档的内容。

高锰钢的焊接性研究作者：廖宗喜来源：《科技与创新》2015年第18期摘要：在工业生产中，高锰钢有着非常广泛的应用。

在具体应用过程中，高锰钢所承受的冲击载荷和接触应力较大，存在破裂的危险，进而缩短了高锰钢的使用寿命。

为了延长使用寿命，需要利用焊接修复的方法保障高锰钢可继续使用。

由于高锰钢的焊接性比较差，因此，对其焊接性进行了研究，并提出了相应的解决办法。

关键词：高锰钢；冲击载荷；接触应力；热裂纹中图分类号：TG457.1 文献标识码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2015.18.104当高锰钢出现破裂后，需要进行焊接修复工作，但因高锰钢的焊接性较差，如果焊接不当，则会引发质量问题，进而影响高锰钢的正常使用。

因此，焊接工艺、焊接材料的选择是非常重要的。

为了提升焊接质量，需要对高锰钢的焊接性进行研究，选择正确的焊接工艺，以达到延长高锰钢使用寿命的目的。

1 高锰钢的焊接性高锰钢是一种铸钢，含有碳和锰，在其铸态组织中包含四种组织形式，即奥氏体、碳化物、珠光体和低熔点共晶物。

高锰钢的焊接性较差，甚至在一段时间内高锰钢被认为是不可焊接的，如果必须焊接，则需要进行水韧处理。

然而，经过水韧处理后，高锰钢的性能会受到影响。

目前，人们在坦克履带、矿山破碎机颚板等部件上都应用了高锰钢，这些机件的共同特点是磨损力、冲击力非常强，这也使高锰钢易产生破裂的问题。

由于高锰钢的焊接性较差，因此，水韧处理完成后，必须严格选择焊接工艺和焊接材料。

2 高锰钢焊接中的主要问题在焊接高锰钢时，焊接部位的温度会不断升高，单相奥氏体组织具有的热裂敏感性非常高，在温度升高的影响下，液化裂纹非常容易产生，进而影响高锰钢的性能。

液化裂纹常发生在近缝区，此外还会产生焊缝裂纹，二者都属于热裂纹。

热裂纹产生的主要诱导因素是高锰钢的某些构成要素，即在高锰钢中包含的有害元素主要以磷和硫为主，同时，还包含磷共晶物。

这些物质的存在增加了热裂纹发生的概率，比如Mn-Mn3P共晶的熔点为960 ℃，与之相比，高锰钢的熔点要高很多，进而导致高锰钢易产生热裂纹。

超高锰钢与铝青铜衬板的焊接工艺摘要：通过对细破碎机上超高锰钢与铝青铜衬板角焊缝断裂的情况和它们的焊接性能分析，选择合适的焊接材料、堆焊过渡层和采取合理的焊接工艺及措施，解决了超高锰钢与铝青铜衬板异种金属角接焊缝的问题，保证了角焊缝的焊接质量和使用性能要求。

关键词：异种金属焊接；过渡层；工艺及措施前言攀钢矿业选矿厂有8台细破碎机是由荷兰美卓公司生产制造，其主机架座材质为ZG120Mn17，机架座上表面周围均匀分布安装焊接的3块衬板材质为铸造铝青铜（ZCuAl9Mn2），衬板规格928×325×20mm。

衬板的作用是破碎机生产过程中，自动调节支撑环的偏转角度和减少支撑环与主机架座的摩擦。

由于生产过程中还要受到振动载荷，未到使用周期（2年），大部分衬板均沿角焊缝机架座侧熔合处脱落，无法正常运行生产。

需停机整体更换新主机架或进行焊接修复，而主机架备品拆换时间长，且成本增加，为不影响生产任务，决定采取焊接修复。

目前国内没有超高锰钢与铝青铜异种金属焊接这方面的介绍和报道，荷兰美卓公司也不愿意提供焊接资料。

我们通过对母材的焊接性分析，选择合适的焊接材料，堆焊过渡层等工艺及措施，成功地解决了这一焊接问题。

1.断裂现象观察焊缝断裂的位置都在沿机架座侧的熔合处，每块衬板的焊缝断裂面上均出现有多处整体断裂前的旧断裂面和新断裂面上有不同程度的点状夹杂物。

这与原焊接时的工艺、措施、焊接材料和焊接应力有关。

2 .焊接性分析主机架座超高锰钢是经水韧处理后得到纯奥氏体组织，材料具有良好的韧性和综合性能，其化学成分质量分数见表1，机械性能见表2。

当超高锰钢加热到300℃以上时，原溶解到奥氏体金属中的碳就会从奥氏体晶粒内向晶界析出，并聚集在晶界形成碳化物，破坏了奥氏体组织的完整性；晶界碳化物的聚集会使超高锰钢脆化，力学性能大幅度下降，还可导致超高锰钢热影响区产生裂纹。

所以焊接时，需采取冷焊工艺，控制热输入量等，使超高锰钢基体在焊接过程中保持较低温度，减少基体在300℃以上停留时间。

一、什么是高锰钢？我国与美、日、俄等国的典型高锰钢技术标准比照如何，用吸铁石能鉴别高锰钢吗？标准的高锰钢（Mn13）又叫哈德菲尔德钢，是英国人Hadfield于1882年发明的。

我国关于高锰钢的标准可查国家标准（GB/T5080-1998），与国外主要发达国家的比照如下：用吸铁石鉴别高锰钢是利用高锰钢无磁性的特点，但现实中有很多材料如部分不锈钢、耐热钢也无磁性，中锰钢、超高锰钢均无磁性，所以用此法鉴别是不可靠的。

比较简单的鉴别方法是技术人员或现场经验丰富的老师傅用火化兼备法，当然最根本的办法还是请专业部门化验分析，以免错判。

注：各国高锰钢都不是一个牌号，而是一个系列的统称。

二、高锰钢具有什么样的特性？它的抗磨机理是什么？为何至今仍有巨大的生命力？高锰钢在抵抗磨损的同时，由于其极强的韧性，因而抵抗剧烈冲击负荷，其安全性、可靠性是其他材料无法相比的。

高锰钢在承受剧烈冲击或接触应力下，其表面会迅速硬化，而芯部仍保持极强的韧性，这种外硬内韧既抗磨损又抗冲击的特点是极其有利的。

且表面受冲击越重，表面硬化就越充分，耐磨性就越好。

表面被磨损后，次表面又被硬化，因而这一性能优势便被广泛应用于矿山、冶金、军工、建材、铁路、电力等重要环境。

100多年来至今没有有效的替代材料。

随着现代技术的进展，高锰钢的相关潜力不断被发掘，目前已被应用于如“磁悬浮列车”、“凿岩机器人”、“新型主战坦克”等领域。

随着“原位增强”等一系列新技术的成功应用，高锰钢将表现出更优越的抗冲击抗磨损特性，其材料综合性价比的优势将更为突出，故耐磨材料界美其名曰“不朽的耐磨材料”。

三、高锰钢的特点和局限性是什么，错误的选材将会给生产带来什么样的不利影响？由于高锰钢自身硬度很低（HB170-230），在未硬化时耐磨性是极其有限的，其在剧烈冲击下表面迅速硬化而呈现出优良的抗磨性，但如果高锰钢件表面所承受冲击力不足（如小磨机衬板、小破碎机锤头等），则表面不能充分硬化（充分硬化后表面硬度可达HB550以上，反之则在HB350以下）则耐磨性无从发挥，而呈现出不耐磨的状况。

高锰耐磨钢X120Mn12加工性能特点
X120Mn13高锰钢加工特点:
（1）切割：
X120Mn12钢板可以采用等离子或激光切割。

（2）成型：
成型可以毫无困难地进行，因为供应条件下的板材具有延展性。

为避免开裂，已通过剪切加工硬化的边缘应沿要形成的边缘进行2至3毫米的倒角研磨。

如果可能，成型应在一次操作中进行，以避免加工硬化。

（3）钻孔：
由于锰含量为11% 至14%，高锰钢难以钻孔，并且很快加工硬化。

重型、非常坚固的机械需要使用8%钴高速钢的穿甲钻，或者最好使用带有可更换硬质合金刀片的特殊钻头。

避免中心冲孔或让钻头在没有钻进的情况下在表面上摩擦，这会产生加工硬化的效果。

（4）焊接：
焊接应使用E308Mo型奥氏体不锈钢耗材进行。

作为热膨胀系数高、导热系数低的高锰钢，焊接应在低热值下进行。

材料在300°C至800°C的温度范围内长时间放置会因碳化物析出而导致脆化。

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高锰钢的性能及特点高锰钢是一种特殊的钢材，它具有极高的耐磨性、耐蚀性和强度，在很多领域得到广泛的应用。

下面将详细介绍高锰钢的性能和特点。

一、高锰钢的耐磨性高锰钢由于含有大量的锰元素，因此具有很高的硬度和耐磨性。

一般情况下，高锰钢具有极高的耐磨性能，甚至可以达到一般工具钢的几倍。

这种耐磨性能是由高锰钢中固溶态的Mn元素所提供的，Mn元素在钢中能够形成硬质的MnC化合物，使得高锰钢成为了一种优秀的耐磨材料。

二、高锰钢的耐蚀性高锰钢的另一个突出特点就是其优异的耐蚀性。

在强酸、强碱和高温等恶劣环境下，高锰钢能够维持其原有的性能，具有极好的耐蚀性。

这种耐蚀性能主要是由锰元素和铬元素在钢中的作用所提供的。

锰元素能够形成高硬度的MnO和MnS化合物，强化钢材表面的膜层，从而抵御外界腐蚀作用的侵害；而铬元素则能够形成一层致密的氧化铬保护层，使得钢材表面不会受到锈蚀等侵害。

三、高锰钢的强度高锰钢具有较强的抗拉强度和硬度。

一般情况下，高锰钢的抗拉强度可以达到1200MPa以上，硬度可以达到55-60HRC。

这种优秀的强度性能主要是由高锰钢中的锰元素和碳元素所提供的。

锰元素提高了钢材的硬度和强度，碳元素则使高锰钢具有良好的耐磨性能，同时增加了高锰钢的强韧性，使其在高强度状态下依然具有较好的韧性和耐冲击性。

四、高锰钢的可焊接性高锰钢的可焊接性较差，因为锰元素会与焊接热源中的氧气和氮气反应，使得焊缝处容易出现热裂纹和气孔等缺陷。

因此，在焊接高锰钢时需要进行特殊的焊接工艺，在焊缝的前和后都需要进行预热处理和后续退火处理等。

同时，还需要选择合适的填充材料和焊接方法，如采用熔覆焊或搅拌摩擦焊等高新技术焊接方法，从而克服高锰钢焊接的难题。

五、高锰钢的应用高锰钢具有优异的性能和特点，因此被广泛应用于冶金、矿山、水利、公路、港口、建筑等领域。

例如，高锰钢可以用于制造破碎机的破碎齿板、混凝土搅拌机的搅拌臂、水泥厂窑架的耐火钢垫板、挖掘机的各种零部件等。