高锰钢的特点及其焊接性
高锰钢的补焊和焊接
高锰钢件的焊接和补焊
高锰钢件的焊接和补焊是很困难的，这是由于高锰钢的化学成分和组织以及性能的特殊性所决定的。
高锰钢的线收缩率较一般钢大1倍多，而导热性能则远远低于一般的钢中。
在焊接混入焊补之后它的热影响区范围内的温度分布也极不均匀。
在热影响区内本体的组织发生较大的变化，有大量碳化物析出，使金属变脆，冲击韧性明显下降，即使焊后立即淬入水中也难以达到材料原有的性能。
高锰钢铸件焊补时必须尽量使焊补的金属冷凝时也得到奥氏体组织。
只有在焊接金属冷凝后成为奥氏体组织并尽量减小热影响区，减少奥氏体组织的分解量，减少焊接金属热裂条件下才能保证高锰钢铸件在焊补后的质量。
焊缝处和焊补金属的组织对冷却速度是很敏感的。
缓冷时会有大量析出碳化物或同时形成珠光体型组织。
高温下焊接金属的奥氏体晶粒很容易长大，从而降低焊接和补焊部位的金属强度、塑性和韧性。
为使焊接和焊补部位的金属能得到奥氏体组织，必须用特殊的焊条而且其中成分中的Mn/C要高些，以防止碳化物析出，为了得到单一的奥氏体组织，也可以加入其他合金元素如铬、铌等。
在焊缝金属成分中，磷对质量的影响很大，磷的偏析倾向很大，很容易形成磷共晶。
这些共晶组成物使晶界加厚，减弱晶间强度。
在高温下当它尚处于液态时，由于焊缝处存在拉应力，在拉应力的作用下，它必然容易被拉裂，形成热裂。
这种拉应力是由于焊接时局部受热，当其冷却收缩时受到周围金属的牵制而形成的。
高锰钢的性能特点及强化原理
《材料冶金学》专题之一高锰钢的性能特点及强化原理1概述自Hadfield 1882年发明高锰钢以来，至今已有100多年的历史。
高锰钢一般是指含碳量为0 9%～1 3%,含锰量为11 0%～14 0%的铸钢,即ＺＧＭｎ13。
此材料在1000～1100℃之间为单一奥氏体组织,为保持此组织,需高温淬火,即在1100～1050℃间的温度内立即水淬至常温。
经过处理后的材料具备很好的韧性,受冲击载荷时发生表面硬化,其具有很高的耐磨性,故称之为耐磨钢。
因此高锰钢被广泛应用于机械制造、冶金、矿山、建材、电力和铁路等部门所使用的金属耐磨体，如挖掘机斗齿、球磨机衬板、破碎壁、轧臼壁、拖拉机履带板、风扇磨冲击板、破碎机颚板、铁道路岔等。
但由于此材料加工硬化快,不易切削加工,一般只限于铸造。
2高锰钢的性能特点2.1高锰钢的机械性能高锰钢的铸态组织是由奥氏体、碳化物、珠光体和通常存在的少量磷共晶等所组成。
碳化物数量多时会在晶界上以网状出现，钢的性能很脆。
这种低塑性、低韧性的钢在铸态下是无法使用的。
但通过固溶处理（即水韧处理）后，在强冲击工况下它变成一种高强度、高塑性、韧性好、特别耐磨的材料。
其性能对比如表1：σb (Mpa)σ0.2(Mpa)δ(%)αKJ/cm2HB铸态性能343.23―392.27 294.20―490.330.5―59.80―29.42200―300水韧处理性能617.82―1274.86343.23―470.7215―85196.13―294.20180―225表1：高锰钢在铸态下和水韧处理后性能对比以上是高锰钢在常温下的各种机械性能，但具有奥氏体组织的高锰钢在加热时会发生组织转变，性能会发生很大的变化。
当温度超过125℃时，在奥氏体中开始有碳化物析出。
随着温度的提高析出量增加，钢的性能变脆，塑、韧性下降。
图1是高锰钢经1050℃水韧处理后加热温度和延伸率的关系；图2是化学成分为 C1.12%, Mn13.56%, Si0.63%, S0.012%,P0.092%, Ti0.06%的高锰钢，经水韧处理后加热到不同温度，保温5小时水冷后测得的冲击韧性。
高锰钢熔点
高锰钢熔点高锰钢是一种具有高熔点、高强度和良好耐磨性的合金钢。
它的熔点高于大多数常见的钢种，这使得它在高温下具有优异的性能。
高锰钢在工业和工程领域被广泛应用，如挖掘机的铲斗和破碎机的主要构件。
高锰钢的熔点范围通常在1400℃至1500℃之间。
这个熔点温度远高于一些常见的碳素钢和合金钢，如碳素结构钢Q235的熔点通常在1200℃至1300℃之间。
高锰钢的熔点之所以较高，主要是由于其化学成分中含有的合金元素，如锰、硅、铬等，这些元素在熔化过程中能显著提高液态钢的黏度和热稳定性。
高锰钢在高温下具有良好的热塑性，可以进行铸造、锻造、焊接等热加工操作。
在铸造过程中，高锰钢的熔点使得它能够承受住高温，不会出现明显的变形或裂纹。
同时，高锰钢在冷却过程中具有较快的冷却速度，这使得它能够获得高强度和耐磨性的微观结构。
除了具有高熔点和良好的热塑性外，高锰钢还具有优良的力学性能。
它的抗拉强度和屈服点通常在1000MPa以上，耐磨性也优于其他类型的钢材。
这些特性使得高锰钢在许多工程应用中表现出色，如铲斗、破碎机等需要承受重载和冲击的部件。
在工业生产中，高锰钢的熔炼和浇注需要控制温度和时间。
为了确保获得高质量的高锰钢铸件，通常需要将熔炼温度控制在1400℃至1500℃之间。
同时，浇注过程中要保持适当的浇注温度和浇注速度，以防止出现冷隔、缩孔等缺陷。
总的来说，高锰钢具有高熔点、高强度和耐磨性等优良特性，使其在许多工程应用中表现出色。
了解和控制高锰钢的熔点对于其生产和使用过程至关重要。
在实际应用中，需要根据具体要求选择合适的高锰钢牌号和热处理工艺，以获得最佳的性能和使用效果。
除了传统的熔炼和铸造方法外，近年来还出现了许多新的制备高锰钢的方法，如粉末冶金、快速凝固等。
这些新方法可以制备出具有更优性能的高锰钢材料，如高纯度、高密度、高强度等。
同时，新的制备方法还可以降低生产成本和提高生产效率，为高锰钢的应用和发展提供了更多的可能性。
高锰钢的焊接工艺
高锰钢的焊接工艺介绍高锰钢是一种具有高强度和耐磨性的特殊钢材，常用于制造机械零件、工具和耐磨构件等。
在进行高锰钢的焊接时，需要采取特定的工艺和措施，以确保焊接接头的质量和性能。
焊接前准备在进行高锰钢的焊接之前，需要进行充分的准备工作，包括材料准备和设备准备。
材料准备选择合适的高锰钢焊接材料，确保其符合焊接要求，并具有良好的可焊性和相容性。
材料准备还包括对焊接材料进行清洁和除锈处理，以确保焊接接头的质量。
设备准备选择适合高锰钢焊接的设备，包括焊接机、电极、焊丝等。
确保所有焊接设备都经过良好的维护，并具备稳定的电力供应和良好的接地条件。
焊接工艺高锰钢的焊接工艺与普通钢的焊接工艺有所不同，需要采取一些特定的措施以确保焊接接头的质量和性能。
选择适当的焊接方法高锰钢的焊接方法可以选择电弧焊、气焊、激光焊等，根据具体情况选择适合的焊接方法。
其中，电弧焊是常用的焊接方法，可以分为手工电弧焊和自动电弧焊。
控制焊接参数在进行高锰钢的焊接时，需要控制好焊接参数，包括焊接电流、焊接电压、焊接速度等。
合理的焊接参数可以保证焊接接头的质量和性能。
采用预热和后热处理高锰钢的焊接过程中容易产生焊接应力和氢裂纹等问题，为了避免这些问题的发生，可以采用预热和后热处理的方法。
预热可以减少焊接应力，后热处理可以消除氢裂纹。
进行焊接试验和检测在完成高锰钢的焊接后，应进行焊接试验和检测，以确保焊接接头的质量和性能。
常用的焊接试验和检测方法包括断口观察、硬度测试、X射线检测等。
结论高锰钢的焊接工艺需要采取特定的工艺和措施，以确保焊接接头的质量和性能。
选择适当的焊接方法、控制好焊接参数、采用预热和后热处理，以及进行焊接试验和检测，都是保证高锰钢焊接质量的关键步骤。
以上为高锰钢的焊接工艺文档的内容。
高锰耐磨钢板Mn13材料的详细解析
高锰耐磨钢板Mn13材料的详细解析Mn13是抵抗强冲击、大压力物料磨损等耐磨材料中的最佳选择，具有其它耐磨材料无法比拟的加工硬化特性，在较大冲击载荷或较大接触应力的作用下，钢板表层产生加工硬化，表面硬度由HB200迅速提升到HB500以上, 从而产生高耐磨的表面层，而钢板内层奥氏体仍保持良好的冲击韧性。
高锰钢最大的特点有两个：一是外来冲击载荷越大，其自身表层耐磨性越高；二是随着表面硬化层的逐渐磨损，新的加工硬化层会连续不断形成。
高锰钢的特殊性能，适于制作长时间经受高冲击物料磨损的耐磨构件，长期以来广泛应用于冶金、矿山、建材、铁路、电力、煤炭等机械设备中。
尤其是近几十年年来，随着现代工业的高速发展和科学技术的突飞猛进，高锰钢已成为磁悬浮列车、保险柜、防弹车、凿岩机器人、新型坦克等先进设备中首选的耐磨材料。
许多新型材料和现代表面工程技术在性价比上仍无法与高锰钢相比。
抗拉强度≥800MPa；冲击性能ak≥90J；延伸率≥40%化学成分特点Mn13是高锰耐磨钢（HIGH MANGANESE STELL ）是抵抗强冲击、大压力物料磨损等耐磨材料中的最佳选择。
高锰钢最大的特点有两个：一是外来冲击越大，其自身表层耐磨性越高；二是随着表面硬化层的逐渐磨损，新的加工硬化层会连续不断形成。
Mn13扎制钢板对强冲击磨损和大应力磨损有极好的耐磨性能，在使用过程中不会出现破碎，而且具有便于切割、焊接、弯曲等易机械加工性能。
传统使用的高铬铸铁仅仅对移动磨损有较好的耐磨性。
Mn13轧制钢板可以有效降低设备易损件的使用成本并节省设备检修费用，提高成品竞争力。
标准其相关的国家标准和国际标准如下：我国高锰钢铸件的国家标准(GB/T5680-2010)牌号有：ZGMn13-1、ZGMn13-2、ZGMn13-3、ZGMn13-4、ZGMn13-5；美国ASTM奥氏体锰钢铸件标准(ASTMA128/A128M-1993)钢号有：ASTM-A(UNS-J91109)、ASTM-B-1(UNS-J91119)、ASTM-B-2(UNS-J91129)、ASTM-B-3(UNS-J91139)、ASTM-B-4(UNS-J91149)、ASTM-C(UNS-J91309)、ASTM-D(UNS-J91459)、ASTM-E-1(UNS-J91249)、ASTM-E-2(UNS-J91339)、ASTM-F(说明：如果用户无其它要求,一般供给钢号A铸件)；日本高锰钢铸件国家标准[JISG5131(1991)]牌号有：SCMnH1、SCMnH2、SCMnH3、SCMnH11、SCMnH21；俄罗斯铸造高锰钢标准ΓOCT977-1988钢号有：110Γ13π、110Γ13X2BPπ、110Γ13ΦTπ、130Γ14XMΦAπ、120Γ10Φπ;ISO奥氏体锰钢铸件国际标准[ISO13521:1999(E)]牌号有：GX120MnMo7-1、GX110MnMo13-1、GX100Mn13、GX120Mn13、GX120MnCr13 2、GX120MnNi13-3、GX120Mn17、GX90MnMo14、GX120MnCr17-2；英国铸造高锰钢标准：Hadfield 钢加工工艺1、Mn13高锰耐磨钢板的切割,建议采用等离子切割。
高锰钢的性能及特点
高锰钢是一种由高锰（含碳量低，硅和锰质量比为10∶1的铁素体）
作为组元的低合金冷作结构钢，具有优良硬度、耐蚀性、耐磨性、耐
热性和低价格等优点。
由于其具有出色的抗腐蚀性，高锰钢通常用于接触腐蚀性物质环境中。
在氯离子/硝酸介质中，其耐腐蚀性比传统钢材更出色，能确保使用寿
命更长，比普通钢耐磨性也更强。
它还具有良好的低温冲击性能，并
不易受到结晶质变的影响。
此外，高锰钢具有优异的气体和液体的透气性，可以有效的促进物料
的气液循环，在提高产量的同时缩短物料的反应时间，从而提升整个
生产过程的运行效率。
由于高锰钢厚度薄，耐热性和抗拉强度高，它常用于制造薄壁零件、
冷滚压件、冶金涂层件、关键机械零件，以及用于空调、冰箱和其他
大型器具的外壳及支架等。
此外，高锰钢的价格也极具竞争力，它居衡中碳钢价格之上，但低于
奥氏体不锈钢，因此，使用高锰钢也可以降低总的生产成本。
总之，高锰钢的耐腐蚀性强、耐穿刺性好、耐热，抗拉强度高且价格低，这些优点使其在许多行业中大受欢迎。
Mn13高锰低磁性钢板
Mn13高锰低磁性钢板一：Mn13简介四：Ｍｎ１３特点Mn13是高锰耐磨钢(HIGH MANGANESE STELL )是抵抗强冲击、大压力物料磨损等耐磨材料中的最佳选择。
高锰钢最大的特点有两个:一是外来冲击越大，其自身表层耐磨性越高;二是随着表面硬化层的逐渐磨损，新的加工硬化层会连续不断形成。
Mn13扎制钢板对强冲击磨损和大应力磨损有极好的耐磨性能，在使用过程中不会出现破碎，而且具有便于切割、焊接、弯曲等易机械加工性能。
传统使用的高铬铸铁仅仅对移动磨损有较好的耐磨性。
Mn13轧制钢板可以有效降低设备易损件的使用成本并节省设备检修费用，提高成品竞争力。
五：Ｍｎ１３标准标准型的Mn13高锰钢又称Hadfield钢，是由英国人Hadfield于1882年发明的。
其相关的国家标准和国际标准如下:我国高锰钢铸件的国家标准(GB/T5680-2010)牌号有:ZGMn13-1、ZGMn13-2、 ZGMn13-3、ZGMn13-4、ZGMn13-5;美国ASTM奥氏体锰钢铸件标准(ASTMA128/A128M-1993)钢号有:ASTM-A(UNS-J91109)、ASTM-B-1(UNS-J91119)、ASTM-B-2(UNS-J91129)、ASTM-B-3(UNS-J91139)、ASTM-B-4(UNS-J91149)、ASTM-C(UNS-J91309)、ASTM-D(UNS-J91459)、ASTM-E-1(UNS-J91249)、ASTM-E-2(UNS-J91339)、ASTM-F(说明:如果用户无其它要求,一般供给钢号A铸件);日本高锰钢铸件国家标准[JISG5131(1991)]牌号有:SCMnH1、SCMnH2、SCMnH3、 SCMnH11、SCMnH21;俄罗斯铸造高锰钢标准ΓOCT977-1988钢号有:110Γ13π、110Γ13X2BPπ、110Γ13ΦTπ、130Γ14 XMΦAπ、120Γ10Φπ;ISO奥氏体锰钢铸件国际标准[ISO13521:1999(E)]牌号有:GX120MnMo7-1、GX110MnMo13-1、GX100Mn13、GX120Mn13、GX120MnCr13 2、GX120MnNi13-3、GX120Mn17、GX90MnMo14、GX120MnCr17-2。
我国高锰钢的型号
我国高锰钢的型号
（原创实用版）
目录
1.我国高锰钢的概述
2.高锰钢的型号分类
3.常见高锰钢型号及其特点
正文
【我国高锰钢的概述】
高锰钢，全称高锰低碳钢，是一种以锰为主要合金元素的钢材。
在我国，高锰钢主要应用于矿山、工程机械、铁道车辆等领域，因其具有较高的耐磨性和抗冲击性而备受欢迎。
【高锰钢的型号分类】
在我国，高锰钢的型号主要分为以下几种：
1.Mn13：这是最常见的高锰钢型号，其锰含量在 13% 左右，具有较好的耐磨性和抗冲击性。
2.Mn16：这种型号的高锰钢锰含量更高，达到了 16%，因此其耐磨性更优，适用于磨损更为严重的环境。
3.Mn18：这是高锰钢中的高端产品，其锰含量高达 18%，具有极高的耐磨性和抗冲击性，常用于制造冲击负荷大的部件。
【常见高锰钢型号及其特点】
1.Mn13：这种型号的高锰钢具有良好的耐磨性和抗冲击性，广泛应用于矿山、工程机械等领域。
同时，Mn13 型号的高锰钢还具有良好的焊接性能和冷弯性能，便于加工和使用。
2.Mn16：由于其高锰含量，Mn16 型号的高锰钢具有更优的耐磨性，
常用于磨损严重的环境，如冲击负荷大的矿山设备、铁道车辆等。
3.Mn18：作为高锰钢中的高端产品，Mn18 型号的高锰钢具有极高的耐磨性和抗冲击性，常用于制造冲击负荷大的部件，如破碎机、磨机等。
同时，Mn18 型号的高锰钢也具有良好的耐腐蚀性和高温性能。
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钢的异种钢时容许有 较高的稀释，可用来作为高锰钢与碳钢焊接时
的填充ห้องสมุดไป่ตู้料。
表31 ZGMn13高锰钢用焊丝的化学成分（质量分数） （%）
类
C
Mn
Ni Cr Mo
Si P S
型
Mn-Ni Mn-Cr Mn-M
o Cr-Ni
0.7～0.9 0.7～0.9 0.7～0.9
0.06
13～ 16 16～ 23 13～ 16 0.74
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⑵焊丝 焊接 ZGMn13奥氏体高锰钢用焊丝有 Mn-Ni、Mn-Cr、
Mn-Mo、Mo-Ni-Cr 系高锰钢焊丝和 Cr-Ni、Cr-Ni-Mn 系合金钢焊丝，
其化学成分，见表31。Cr-Ni 系焊丝不仅具有较高的耐腐蚀性能，能 冲击载荷下能声速被加工硬化，而且还在焊接高锰钢与碳钢或低合金
高锰钢的特点及其焊接性
奥氏体高锰钢是指碳的质量分数为0.9%～1.3%、、锰的为
11%～14%的铸钢。
这种钢在1000～1100℃范围 内加热时，可以得到单一的奥氏体
组织，然后迅速在水中冷却淬火（水韧处理）能保持单相奥氏体状态。
奥氏体高锰钢具有很高的韧性，是一种非常强韧的非磁性合 金，在
冲击载荷作用下，表面层将发生加工硬化而具有高耐磨性，但切削加
如何正确地选用 Mn13 奥氏体高锰钢焊接时的焊接材料？ ⑴焊条 用于 Mn13奥氏体高锰钢焊接的焊条为低碳钢焊芯，并在药 皮中加入适量合金元素，使熔敷金属得到高锰钢的化学成分和力学性 能。
用于焊接 Mn13奥氏体高锰钢的焊条有两种类型：一种是高锰钢 型焊条 D256（EDMn-A-16）和（EDMn- B-16），主要用于堆焊受严 重冲击磨料磨损零件，如碎石机颚板等；另一种是 Cr-Mn 型焊条 D276 （EDCrMo-B-16）和 D277（EDCrMo-B-15），其堆焊金属处于介稳 定状态的高锰奥氏体，当受到强烈冲击后转变为马氏体，主要用于耐 气蚀的堆焊或高锰钢堆焊，如水轮 机叶片、挖掘机斗齿等。
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焊补或焊接工艺： 1）焊前必须清理焊补处的泥垢、油垢和铁锈，仔细检查有无起层、 裂纹、夹砂、气孔和缩孔等缺陷。若有这些缺陷，必须用砂轮或电弧 气刨铲出。磨损的部位必须用砂轮磨去硬化层，因为硬化层的金属对 裂纹十分敏感。 2）焊前不应预热，多层焊时层间温度不应超过300℃，以防止过热使 热影响区脆化。 3）焊接时要尽可能地采用小线能量，尽量减少基本金属受热，采取 措施为尽可能地加快接头的冷却。为此，用短弧、直流反极性、跳焊、 短段焊、间隙焊、脉冲焊等工艺措施，采用这些措施能在一定程度上 减少碳化物的析出。 4）为防止产生热裂纹，可采用 Cr-Mn 或 Cr-Ni 奥氏体钢焊条打底。 如果在低碳钢或低合金钢上堆焊 ZGMn13奥氏体高锰钢时，可以先焊 一层 Cr-Ni 或 CR-Mn 奥氏体钢作隔离焊道，以防产生裂纹。 5）焊后为消除焊接应力，可用尖锤锤击焊接区。为使熔敷金属得到 奥氏体组织，锤击后要迅速将焊接区进行喷水冷却。
11.00～14.00
0.30～1.00 0.30～0.80
≤0.090
≤0.050 ≤0.080
≤0.070
Mn13高锰钢的焊接较差，焊接时的主要问题是： ⑴热影响区碳化物的析出 高锰钢经1050℃水韧处理后，碳全部固溶 于奥氏体中，室温下呈单相奥氏体组织，具有良好的韧性，但当重新 加热超过250℃时，碳就会沿晶界析出碳化物， 使材料的韧性大大下 降，因此焊补后，在热影响区的一个区段内会不同程度地析出碳化物，
工困难，仅限于作铸件使用，广泛用于制造要求高耐磨性并承受冲击
载荷的零件，牌号为 ZGMn13，其化学成分，见表30。
表30 Mn13钢的化学成分（质量分数） （%）
牌号
C
Mn
Si
S
P
ZGMn13-1 ZGMn13-2 ZGMn13-3 ZGMn13-4
1.10～1.50 1.10～1.40 0.90～1.30 0.90～1.20
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—
0.0
—
3.5～5.0 12.2 — 0.4～1.0 7
0.01
2.12 6
—
0.24 —
3 ～ — 0.6～1.4 0.4～1.0 0.0
—
9.87 20.8 — 0.017 7
0.01
9
—
试述 ZGMn13奥氏体高锰钢的焊接工艺。 焊补或焊接 ZGMn13奥氏体高锰钢时，应该采用热源集中、线能量小 的焊接方法，如手弧焊、熔化极气体保护焊等，不推荐使用气焊和钨 极氩弧焊。
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不仅失去韧性变脆，而且还会降低耐磨性和冲击韧度。解决的措施是 加快 施焊时焊件的冷却速度，缩短在高温下停留的时间，以减少碳 化物的析出。
⑵热裂纹倾向严重 Mn13高锰钢的线膨胀系数是低碳钢的1.6倍，但 热导率仅是低碳钢的1/6，所以焊接时会产生很大的应力，在 S、P 有 害杂质的作用下，产生焊缝热裂 纹和热影响区的液化裂纹。解决的 措施是严格控制母材中的 S、P 含量，特别是焊接材料中的 S、P 含 量；其次是采用锤击焊缝等工艺措施，减少焊接应力。