耐磨鋼的焊接性
金屬的焊接性是指被焊金屬在采用一定的焊接方法、焊接材料、工藝參數及結構型式條件下,獲得優質焊接接頭的難易程度。
焊接性包括兩個方面:一是工藝焊接性,主要指焊接接頭產生工藝缺陷的傾向,尤其是出現各種裂紋的可能性;二是使用焊接性,主要指焊接接頭在使用中的可靠性,包括焊接接頭的力學性能及其他特殊性能(如耐熱、耐蝕性能等)。衡量金屬焊接性的方法通常是碳當量估算法和抗裂紋敏感性試驗法。碳當量Ceq愈高,金屬的可焊性愈差。
耐磨鋼的焊接性是非常差的,曾一度被認為是不可焊材料。
鑄態耐磨鋼存在著網狀碳化物和鑄造應力,是不可焊的。耐磨鋼必須在水韌處理后進行焊接。但水韌處理后的奧氏體鋼在重新加熱至250-800℃之間時,存在著碳化物析出的脆性溫度區間。尤其是在500-700℃范圍內較為突出。碳化物析出的形態有晶內彌散分布的細粒狀、粗粒狀,晶界連續、不連續或網狀。一般是受熱溫度越高,析出的速度越快。隨著受熱時間的延長,碳化物析出的數量也隨之增多。同時在焊接熱作用下會誘發形成應變。一馬氏體,這些結果都會導致耐磨鋼性能的惡化。單相奧氏體組織有較高的熱裂敏感性,在熱影響區容易誘發液化裂紋。因此焊接時要盡最減少熱輸人量,縮短焊后300 - 9001高溫停留時間,采取對焊接接頭快速冷卻的措施。另外,耐磨鋼在焊接時容易產生的熱裂紋包括焊縫裂紋和近縫區的液化裂紋,這是由于耐磨鋼中含有 磷、硫等有害元素,磷易以低溶共晶物存在于晶界,從而增加熱裂傾向,如Fe-殘P共晶的熔點為1050t , Mn-Mn3P共晶的熔點為960t;,它們低于耐磨鋼的熔點。硫含量雖然低,但仍有可能形成Fe-FeS等低熔共晶物。同時耐磨鋼的線(膨)脹系數大,焊接后收縮量大,導熱系數小,溫度分布不均勻,所以焊接時會產生較大的焊接應力,給裂紋的產生提供了力學因素,促使了熱裂紋的形成。
由此可見,耐磨鋼的焊接性能是非常差的。
對奧氏體錳鋼進行焊接時。對焊接工藝有嚴格的要求,無論在哪一個環節稍有不當,都很可能導致焊接失敗,甚至整個工件報廢。傳統上的電弧焊在焊接耐磨鋼時,工藝上有下列特殊要求:
(1)采用熱源集中,電流小的短電弧,直流反接;
(2)采用多層、多道焊;
(3)多選用奧氏體不銹鋼焊條,直徑宜小,且藥皮為堿性;
(4)焊后迅速用水激冷和錘擊。
上述工藝要求的目的是將耐磨鋼焊接熱影響區的碳化物析出降低到最低水平。但不可能完全抑制。
焊接接頭的裂紋狀況、力學性能及過熱區的碳化物析出量和形態已成為衡量耐磨鋼焊接性好壞的直接性指標。與其他鋼一樣,耐磨鋼的焊接性不是一成不變的,隨著焊接新方法的引入,焊接工藝的改進,焊條和藥皮的更新,耐磨鋼的焊接性會變得越來越好。