JFE400高強(qiáng)度耐磨鋼的焊接工藝研究

閆曉春

摘 要：隨著煤炭市場的發(fā)展、機(jī)械化采煤程度的提高、大型運(yùn)輸設(shè)備綜采刮板輸送機(jī)不斷增大投入，并具有較高的耐磨特性、性能可靠、安全性能高的方面特性。目前刮板輸中板有不少廠家采用NM450高強(qiáng)度耐磨鋼，在生產(chǎn)焊接的工作中極易產(chǎn)生熱影響機(jī)械性能的變化，高強(qiáng)度的耐磨鋼在焊接后容易發(fā)生冷裂紋及淬硬組織，需要對低合金高強(qiáng)度鋼進(jìn)行焊接，同時根據(jù)母材的材質(zhì)和機(jī)械特性，從工藝的需求，對焊接前做好準(zhǔn)備工作，選擇焊接的材料工藝程序、工藝焊接控制及熱處理進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：高強(qiáng)度；耐磨鋼；焊接工藝

1 JFE合金耐磨鋼主要成分及力學(xué)性能

JFE耐磨鋼從20世紀(jì)50年代后半期初開始率先生產(chǎn)和銷售耐磨鋼板，作為重要材料被廣泛應(yīng)用在工程機(jī)械、礦山 機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械上。該型號煉鋼時減少了添加的元素，且是添加硼（B）的單純成分系列，是重點(diǎn)追求鋼板硬度的產(chǎn)品，被廣泛應(yīng)用礦山機(jī)械、煤礦機(jī)械、環(huán)保機(jī)械、工程機(jī)械等。

JFE耐磨鋼從20世紀(jì)50年代后期開始進(jìn)行耐磨鋼板的生產(chǎn)和銷售，同時成為重要的材料被廣泛使用在工程的機(jī)械領(lǐng)域、礦山機(jī)械及其農(nóng)業(yè)機(jī)械方面。JFE400高強(qiáng)度耐磨鋼的型號在生產(chǎn)過程中減少了增加的成分，并且是添加硼（B）系列的單純因素，也是生產(chǎn)要求關(guān)鍵達(dá)標(biāo)的鋼板硬度的品種，被廣泛應(yīng)用礦山機(jī)械、煤礦機(jī)械、環(huán)保機(jī)械、工程機(jī)械等。

2 JFE合金耐磨鋼切割工藝要求

JFE合金耐磨鋼切割面不能與一般的鋼板同樣施工，基于切割面的硬度較高，加大防止鋼板生產(chǎn)的制造發(fā)生的裂紋，必須防范在氣割施工過程中出現(xiàn)缺口現(xiàn)象。因此，在氣割面上不造成“缺口”的幅度范圍增加氣壓、氧壓，減緩切割速度，達(dá)到切割工藝要求。同時要求鋼板在150℃以下進(jìn)行預(yù)熱，或者進(jìn)行后補(bǔ)加熱，預(yù)熱溫度超過150℃時會降低材料的表面硬度，特別是小件切割時要特別注意。

3 JFE合金耐磨鋼彎曲加工工藝要求

我們在加工過渡槽中板時需要對耐磨板進(jìn)行彎曲加工，由于JFE耐磨板堅(jiān)硬，彎曲加工時比高強(qiáng)度鋼還要難，由于上述原因一般不采取熱彎，由于加熱溫度低起不到彎曲時提高金屬塑性的目的，加熱溫度高降低了材料的硬度達(dá)不到使用硬度的要求，因此彎曲加工時采取彎曲方向應(yīng)與板材扎制方向垂直，有利于加工，同時避免板材紋理方向的原因產(chǎn)生的彎曲微觀裂紋或開裂，確保材料的使用性能。

4 JFE合金耐磨鋼彎焊接工藝要求

4.1 焊接材料的選擇

JFE耐磨鋼與普通鋼結(jié)構(gòu)有很大差異，特別是在高硬度、高強(qiáng)度的鋼板機(jī)械性能方面有明顯的不同。

在實(shí)施焊接過程中，特別是防范焊接過程中造成的裂紋問題，必須采取嚴(yán)格的施工程序。例如低溫產(chǎn)生的裂紋或延遲造成的裂紋現(xiàn)象，在多數(shù)情形下，一般焊接金屬中所具有的氫氣會朝母材進(jìn)行擴(kuò)散，往往造成氫致裂紋。所以在焊接JFE耐磨鋼時選擇焊接材料，焊前工藝準(zhǔn)備相當(dāng)重要。

對焊接材料過程中，一般建議采取低氫系及超低氫系的焊接材料進(jìn)行生產(chǎn)施工。在實(shí)施CO焊接工程中，建議采取實(shí)心焊絲較為保險。而低強(qiáng)度水平的焊接材料一般不容易造成低溫裂紋（氫致裂紋）。但由于刮板輸送中板，過渡槽等焊道的耐磨性要求較高，所以在焊接時采用GH70焊絲焊接。

4.2 坡口加工、裝配及點(diǎn)組定位焊接

JFE400高強(qiáng)度耐磨鋼刮板機(jī)的中部槽的強(qiáng)度具有較高的要求，因此必須對JFE400高強(qiáng)度耐磨鋼板材進(jìn)行清理切割面的氧化渣，同時坡口加工程序的工藝也有很高的要求，坡口制作使用數(shù)控等離子進(jìn)行機(jī)割生產(chǎn)或機(jī)械加工方式，在坡口的兩面50mm的幅度內(nèi)，嚴(yán)格清理坡口層面含有的水漬、油污及銹漬等雜質(zhì)。為防范在焊接中定位焊縫裂紋，定位焊的焊接材料應(yīng)與焊接施工中采取相同的材料。

4.3 預(yù)熱焊接前應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)預(yù)熱

根據(jù)碳當(dāng)量Ceq = C + Mn / 6 + （Cu + Ni） / 15 + （Cr + Mo + V） / 5工時計(jì)算Ceq=0.421，

25+0.091+0.08=0.421，-焊接性中等，Ceq≥0.45%，焊接過程中發(fā)生淬硬問題。對于低合金高強(qiáng)度鋼，在母材碳當(dāng)量≥0.35%時應(yīng)采取預(yù)熱辦法，同時刮板輸送機(jī)用板為厚度為40mm、50mm，材料厚，強(qiáng)度要求高，為保障均勻受熱，對部件裝配及點(diǎn)組后，應(yīng)使用全部預(yù)熱辦法實(shí)施預(yù)熱，預(yù)熱溫度范圍100℃～150℃。焊前預(yù)熱具有防范裂紋的功能，減少焊縫和熱影響區(qū)冷卻的速度的效果，預(yù)熱后實(shí)施焊接。焊接工程中層間的溫度控制范圍120℃～150℃。

4.4 焊接工藝參數(shù)的確定

JFE400高強(qiáng)度耐磨鋼熱影響區(qū)極易發(fā)生低塑性淬硬組織，淬硬問題伴隨材料厚度加大而增大，極易發(fā)生冷裂紋現(xiàn)象。以降低淬硬問題考慮，使用大焊接線能量較為方便，而這種鋼材的淬硬問題會出現(xiàn)的更多，使用增加線能量很難免于馬氏體的形成，會進(jìn)一步加大奧氏體的過熱及加大奧氏體的穩(wěn)定，促進(jìn)粗大馬氏體的形成，造成熱影響區(qū)的脆化現(xiàn)象變得更加復(fù)雜，對此防范熱影響區(qū)脆化的工藝程序主要實(shí)施小的線能量，盡量降低在高溫區(qū)施工時間，免于奧氏體的過熱，加大奧氏體因素的不均問題，進(jìn)而減少奧氏體的穩(wěn)定性，同時使用低溫預(yù)熱和緩冷辦法，這些措施對改變熱影響區(qū)的性能非常有利，并使用多層面、多焊方式，加大焊接次數(shù)會導(dǎo)致焊縫的高度和板材的厚度的變化而產(chǎn)生新的情況。

4.5 JFE400高強(qiáng)度耐磨鋼焊接后熱處理及打磨

JFE400高強(qiáng)度耐磨鋼中板較厚且大，焊接殘余應(yīng)力很大，施工環(huán)境復(fù)雜，承受動載荷，具有應(yīng)力腐蝕問題并要求尺寸較為穩(wěn)定，需要低溫去氫回火焊后的熱處理。焊后熱處理的目的是有效的處理焊接內(nèi)應(yīng)回力，加大抗應(yīng)力的腐蝕，改變接頭組織和力學(xué)的性能，熱處理后焊縫表面和工件表面的飛濺物應(yīng)及時打磨處理、清洗。

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