JFE400高強度耐磨鋼的焊接工藝研究

閆曉春

摘 要：隨著煤炭市場的發展、機械化采煤程度的提高、大型運輸設備綜采刮板輸送機不斷增大投入，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高強度耐磨鋼，在生產焊接的工作中極易產生熱影響機械性能的變化，高強度的耐磨鋼在焊接后容易發生冷裂紋及淬硬組織，需要對低合金高強度鋼進行焊接，同時根據母材的材質和機械特性，從工藝的需求，對焊接前做好準備工作，選擇焊接的材料工藝程序、工藝焊接控制及熱處理進行研究。

關鍵詞：高強度；耐磨鋼；焊接工藝

1 JFE合金耐磨鋼主要成分及力學性能

JFE耐磨鋼從20世紀50年代后半期初開始率先生產和銷售耐磨鋼板，作為重要材料被廣泛應用在工程機械、礦山 機械、農業機械上。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，是重點追求鋼板硬度的產品，被廣泛應用礦山機械、煤礦機械、環保機械、工程機械等。

JFE耐磨鋼從20世紀50年代后期開始進行耐磨鋼板的生產和銷售，同時成為重要的材料被廣泛使用在工程的機械領域、礦山機械及其農業機械方面。JFE400高強度耐磨鋼的型號在生產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，也是生產要求關鍵達標的鋼板硬度的品種，被廣泛應用礦山機械、煤礦機械、環保機械、工程機械等。

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，加大防止鋼板生產的制造發生的裂紋，必須防范在氣割施工過程中出現缺口現象。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，達到切割工藝要求。同時要求鋼板在150℃以下進行預熱，或者進行后補加熱，預熱溫度超過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行彎曲加工，由于JFE耐磨板堅硬，彎曲加工時比高強度鋼還要難，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不到使用硬度的要求，因此彎曲加工時采取彎曲方向應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耐磨鋼與普通鋼結構有很大差異，特別是在高硬度、高強度的鋼板機械性能方面有明顯的不同。

在實施焊接過程中，特別是防范焊接過程中造成的裂紋問題，必須采取嚴格的施工程序。例如低溫產生的裂紋或延遲造成的裂紋現象，在多數情形下，一般焊接金屬中所具有的氫氣會朝母材進行擴散，往往造成氫致裂紋。所以在焊接JFE耐磨鋼時選擇焊接材料，焊前工藝準備相當重要。

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行生產施工。在實施CO焊接工程中，建議采取實心焊絲較為保險。而低強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、裝配及點組定位焊接

JFE400高強度耐磨鋼刮板機的中部槽的強度具有較高的要求，因此必須對JFE400高強度耐磨鋼板材進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，坡口制作使用數控等離子進行機割生產或機械加工方式，在坡口的兩面50mm的幅度內，嚴格清理坡口層面含有的水漬、油污及銹漬等雜質。為防范在焊接中定位焊縫裂紋，定位焊的焊接材料應與焊接施工中采取相同的材料。

4.3 預熱焊接前應進行適當預熱

根據碳當量Ceq = C + Mn / 6 + （Cu + Ni） / 15 + （Cr + Mo + V） / 5工時計算Ceq=0.421，

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

4.4 焊接工藝參數的確定

JFE400高強度耐磨鋼熱影響區極易發生低塑性淬硬組織，淬硬問題伴隨材料厚度加大而增大，極易發生冷裂紋現象。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的更多，使用增加線能量很難免于馬氏體的形成，會進一步加大奧氏體的過熱及加大奧氏體的穩定，促進粗大馬氏體的形成，造成熱影響區的脆化現象變得更加復雜，對此防范熱影響區脆化的工藝程序主要實施小的線能量，盡量降低在高溫區施工時間，免于奧氏體的過熱，加大奧氏體因素的不均問題，進而減少奧氏體的穩定性，同時使用低溫預熱和緩冷辦法，這些措施對改變熱影響區的性能非常有利，并使用多層面、多焊方式，加大焊接次數會導致焊縫的高度和板材的厚度的變化而產生新的情況。

4.5 JFE400高強度耐磨鋼焊接后熱處理及打磨

JFE400高強度耐磨鋼中板較厚且大，焊接殘余應力很大，施工環境復雜，承受動載荷，具有應力腐蝕問題并要求尺寸較為穩定，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應回力，加大抗應力的腐蝕，改變接頭組織和力學的性能，熱處理后焊縫表面和工件表面的飛濺物應及時打磨處理、清洗。

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