耐磨鋼與異種鋼的焊接焊條的知識

耐磨鋼與異種鋼的焊接焊條
從高錳鋼和異種鋼的焊接性和使用性能考慮,由于強度高,抗裂敏感性較差,所以確定該焊條為堿性低氫型藥皮類型。鋼軌的焊接接頭形式較復雜。焊縫寬度均大于20mm,在焊接過程中會產(chǎn)生較大的變形和內(nèi)應(yīng)力,所以對焊條熔敷金屬的強度、韌性和塑性應(yīng)具有較高的要求,另外也考慮奧氏體高錳鋼的失磁性,因此確定焊條的熔敷金屬組織為奧氏體。其塑性和韌性不低于高錳鋼母材的塑性和韌性標準。

考慮等強度級別,焊條的熔敷金屬的抗拉強度應(yīng)介于高錳鋼與異種鋼之間。除此之外還應(yīng)考慮焊條熔敷金屬的抗沖擊和耐磨性能。

對高錳鋼與高碳鋼的焊接,焊條選用HO8A,03.2,的焊絲作焊芯。藥皮外徑為6.3mm,采用藥皮過渡合金方式,選用堿性渣,以減少在焊接過程中有益合金元素被燒損。在保證獲得奧氏體組織的條件下。為更有力地提高焊條熔敷金屬的強度和韌性,采用低鎳高鉻高錳合金體系,同時也可降低焊條的成本。為進一步改善組織、細化晶粒、提高性能及抗裂敏感性,加人少量的銳、欽、鉑等合金元素。

合金成分的調(diào)整原則如下述。

(一)碳
鋼的性能與組織在很大程度上取決于碳在鋼中的含量及其分布形成,碳在不銹鋼中尤為明顯。碳是穩(wěn)定奧氏體的元素,其作用程度是鎳的30倍,另一方面,碳和鉻的親和力較大,隨著鉻含量的改變。會形成不同類型的碳化物,從而直接影響性能和組織形態(tài)。

適當含量的碳可提高鋼的強度、韌性和耐磨性,但對于焊接性則隨著碳含量的增加而變壞,所以為了保證良好的綜合力學性能和可靠的焊接性,碳的含量不宜過高,但作為穩(wěn)定奧氏體組織的強元素,碳含量又不宜太低。對碳含量在0.2%-0.5%范圍內(nèi)進行調(diào)整,最終結(jié)果表明。碳含量在0.2%-0.3%范圍內(nèi)較好。

(二)格
鉻是不銹鋼的主要元素,鉻在Fe-C平衡狀態(tài)圖中是封閉7區(qū)的元素。形成的奧氏體組織應(yīng)取決于Creq和Nieq的當量。則Creq值在18%時為最佳。由于熔敷金屬中加人了一定含量的鑰、硅及妮合金元素,因此鉻的含量應(yīng)在12%一18%的調(diào)整范圍之內(nèi)。鉻在鋼中是較強的碳化物形成元素,可以阻止在焊接過程中碳化物的聚集,使碳化物保持較大的彌散度,從而提高鋼的強度。

在調(diào)整過程中,鉻含量在15%一18%范圍內(nèi)熔敷金屬的性能比較穩(wěn)定。

(三)錳
用一定比例的錳代替不銹鋼中的部分鎳,不僅可以明顯地提高強度和韌性,而且還大大地降低了成本。錳的作用主要不在于形成奧氏體,而在于它降低鋼的臨界淬火速度,在冷卻時增加奧氏體的穩(wěn)定性,抑制奧氏體的分解,使高溫下形成的奧氏體得以保持到常溫。同時在堿性焊條中與硅、欽起到聯(lián)合脫氧作用,還具有一定的脫硫功能。但錳含量過高時,由于焊縫的重復加熱易引起回火脆性和促使晶粒長大等缺點,所以加人鋁、欽等合金元素來克服該缺點。

Nieq最低不能小于13%.否則得X到純奧氏體組織,但熔敷金屬中錳量不應(yīng)低于12%,考慮到在焊接過程中,熔敷金屬的重復加熱及快速冷卻的特殊原因,經(jīng)過試驗證明,錳含量在14%一16%范圍內(nèi)為佳。

(四)鎳
對于簡單的鉻錳不銹鋼,在含碳量較低(小于0.2%)的高鉻合金系中,為獲得純奧氏體組織是比較困難的。鎳是擴大r區(qū)的元素,其作用是錳的2倍,加人一定比例的鎳。不僅可以穩(wěn)定奧氏體組織,而且還能適當?shù)亟档湾i的含量,以致減弱由于錳含量過高導致晶粒粗化等缺點。鎳的加人量與碳、銘及錳的含量多少有一定關(guān)系。在高鉻情況下,鎳含量在2.5%時,對強度影響不太明顯,但可較明顯地提高韌性和塑性,而對這類低鎳的鉻錳奧氏體熔敷金屬還具有一定的加工硬化作用。同時鎳的加入,還能有效地改善焊接性能。

(五)硅
硅與錳配合使用,在堿性焊條中不僅起脫氧作用,而且可以獲得較好的性能。硅是非碳化物形成元素,但對回火轉(zhuǎn)變起阻礙作用,尤其在低溫階段抗回火轉(zhuǎn)變的作用較強,可顯著地提高其強度,硅是形成鐵素體的元索,所以含量不宜太高,硅含量保持在0.35% -0.45%調(diào)整范圍內(nèi)較為合適。

(六)鈦和鈮
在低鎳高鉻高錳的奧氏體熔敷金屬中,加人鈦和鈮,除穩(wěn)定碳化物外,主要目的是細化晶粒,改善組織。進一步提高強度、韌性和塑性,有效地防止回火脆性。但欽和形成鐵素體的元素,所以加入量不宜太高。按經(jīng)驗公式估算,欽的加入峨在1.2%左右,或錠的加人最在2.5%左右,二者同時加人,其欽含量為1.3%和鋸含量為0.2%時,其組織均已得到改善。

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