奧氏體高錳鋼和低碳鋼的焊接

奧氏體高錳鋼和低碳鋼的焊接

在我公司的雙輥破產(chǎn)品框架圈中有zgm13和q235-a焊接。由于對(duì)這兩種異構(gòu)材料焊接性能的不了解，導(dǎo)致多次焊接，焊接和zgm13母材料出現(xiàn)裂縫。起初，認(rèn)為輪圈焊接材料不合格，但經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，各種化學(xué)品和機(jī)械工程都達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)。異種金屬的物理性能、化學(xué)性能和金屬組織等差別較大,因而異種金屬的焊接比同種金屬焊接難度要大得多,增加了焊接的復(fù)雜性。通常,異種金屬并不存在完全不可焊或可焊的情況,只是在實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)焊接接頭上存在難與易的問(wèn)題。這兩種材質(zhì)的焊接性能主要取決于ZGMn13的各種物理性能和焊接性能。現(xiàn)在對(duì)ZGMn13的材質(zhì)和性能作如下認(rèn)真的分析:簡(jiǎn)圖如下:一、化學(xué)成分見(jiàn)下表二、高溫粉體區(qū)ZGMn13是一種奧氏體高錳鋼,其在鑄造狀態(tài)碳化物沿晶界析出使塑性、韌性降低,比較脆,硬度較高,為了得到所需要的性能,高錳鋼必須經(jīng)過(guò)水韌處理,即將其加熱至高溫奧氏體區(qū),經(jīng)過(guò)足夠的保溫時(shí)間,使碳化物充分溶入奧氏體中,并在此溫度下迅速浸入冷水中,以快速冷卻條件使過(guò)飽和的碳固溶于奧氏體中,以獲得單一的奧氏體組織。淬火溫度一般為1050～1100℃,為避免使碳化物析出,淬火時(shí)水溫通常不超過(guò)20℃,淬火后水溫不得超過(guò)45～60℃,如果冷卻不足,沿奧氏體晶界將析出碳化物,并引起附近區(qū)域生成屈氏體,使沖擊韌性降低。高錳鋼淬火后,不應(yīng)再受熱,因?yàn)闊嶂?50℃以上時(shí)將有碳化物析出而使脆性增加。三、低碳鋼線脹系數(shù)大,線脹系數(shù)大,易產(chǎn)生裂裂率大,易產(chǎn)生裂率大,易產(chǎn)生裂紋,易產(chǎn)生裂紋,易產(chǎn)生裂率大,易產(chǎn)生裂紋,易產(chǎn)生裂紋,易產(chǎn)生裂紋,易產(chǎn)生裂紋,易產(chǎn)生裂紋,易產(chǎn)生裂紋,易產(chǎn)生裂紋,易產(chǎn)生裂紋,易產(chǎn)生裂紋,易產(chǎn)生裂紋,易產(chǎn)生裂紋,易產(chǎn)生裂紋,易產(chǎn)生裂紋,易產(chǎn)生裂紋,易產(chǎn)生裂紋,易產(chǎn)生裂紋,易產(chǎn)生裂紋,易產(chǎn)生裂紋,易產(chǎn)生裂紋,易產(chǎn)生裂高錳鋼的熱導(dǎo)率和電阻率類(lèi)似于不銹鋼,由于高錳鋼的熱導(dǎo)率小(低碳鋼的1/4),線脹系數(shù)大(低碳鋼的1.6倍),所以易形成較大的內(nèi)應(yīng)力,引起裂紋。高錳鋼、低碳鋼和不銹鋼的物理性能比較表:四、焊接分析高錳鋼的焊接性比較差,其主要問(wèn)題是焊接時(shí)會(huì)在焊接熱影響區(qū)析出碳化物引起脆化和在焊縫上產(chǎn)生熱裂紋,特別是易在近縫區(qū)產(chǎn)生液化裂紋。1、碳化物的產(chǎn)出高錳鋼在1050℃水韌處理后,C全部固溶于奧氏體中,室溫下呈單相奧氏體組織,具有很好的韌性。但是,這種鋼若再次受熱超過(guò)250℃時(shí),就可能沿晶界析出碳化物而使材料的韌性大大下降,嚴(yán)重?fù)p害高錳鋼的優(yōu)異性能。在冷卻比較快的情況下,碳化物首先在晶界析出,隨著停留時(shí)間的增長(zhǎng),晶界碳化物將由不連續(xù)的顆粒狀態(tài)變?yōu)榫W(wǎng)狀分布,使脆性顯著增加;若冷卻速度更慢時(shí),還要通過(guò)針狀碳化物析出區(qū),析出針狀碳化物,也使脆性大大增加。因此,高錳鋼在焊接以后,就會(huì)在焊接熱影響區(qū)的一個(gè)區(qū)段內(nèi)不同程度的析出碳化物,并可能向馬氏體轉(zhuǎn)變,不僅失去韌性而變脆,而且還會(huì)降低耐磨性和沖擊韌性。碳化物析出的一般規(guī)律是:溫度較高時(shí),首先在晶界處析出網(wǎng)狀碳化物,650℃左右碳化物析出最為嚴(yán)重,這時(shí)晶內(nèi)還有針狀碳化物析出;當(dāng)溫度高于900℃或低于400℃時(shí)碳化物析出均較少。為減少碳化物的析出,應(yīng)采取措施加快冷卻速度,縮短在高溫下的停留時(shí)間。為此,一般可采用使基本金屬受熱少的焊接方法和工藝措施(小熱輸入、短段焊、間歇焊或泡水焊等)2、產(chǎn)生熱裂紋的力焊接高錳鋼的熱裂紋問(wèn)題包括焊縫熱裂紋和近縫區(qū)的液化裂紋。P和S是高錳鋼中的主要有害雜質(zhì),因?yàn)镻在高錳鋼中溶解度低,當(dāng)鋼中P的含量高時(shí),容易以低熔共晶形式分布于晶界面增加熱裂傾向。另外,高錳鋼的線膨脹系數(shù)大,焊后冷卻收縮量大;同時(shí)熱導(dǎo)率小,熱場(chǎng)溫度分布不均勻等,焊接時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力,這又是產(chǎn)生熱裂紋的力的因素。防止產(chǎn)生熱裂紋的方法,一是降低基本金屬或焊接材料中的S和P含量,最好小于0.03%。另一是從焊接工藝上采取措施盡量降低降低焊接應(yīng)力,如焊后用尖錘錘擊,短段焊、間歇焊、分散焊等。為減少碳化物的析出,應(yīng)采取措施加快冷卻速度,縮短在高溫下的停留時(shí)間,為此,我們必須采取以下幾項(xiàng)工藝措施:(1)采用使基本金屬受熱少的焊接方法,工藝措施采用小熱輸入、短段焊、間歇焊或泡水焊等。(2)為避免焊縫熱裂紋和近縫區(qū)的液化裂紋,要求母材中S、P含量不超過(guò)0.03%。(3)為盡量降低焊接應(yīng)力,采取焊后用尖錘錘擊、短焊縫、間歇焊、分散焊等。五、e063-16焊條焊條的種類(lèi)繁多,根據(jù)每種焊條的特性和用途,選用A302(E309-16)焊條,此種焊條屬鈦鈣型,交直流兩用,適用于高錳鋼的焊接。A302焊條的化學(xué)成份與用途如下表:六、冷卻、焊接具體焊接過(guò)程:1、焊前清除焊縫周?chē)啊?、進(jìn)行小熱量輸入,不擺動(dòng)快速焊接,焊接長(zhǎng)度50-60㎜后,用冷水連續(xù)急冷,