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(qiáng)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(fù)雜。焊縫寬度均大于20mm，在焊接過程中會(huì)產(chǎn)生較大的變形和內(nèi)應(yīng)力，所以對(duì)焊條熔敷金屬的強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)。
考慮等強(qiáng)度級(jí)別，焊條的熔敷金屬的抗拉強(qiáng)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(duì)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(qiáng)度和韌性，采用低鎳高鉻高錳合金體系，同時(shí)也可降低焊條的成本。為進(jìn)一步改善組織、細(xì)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(huì)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(dāng)含量的碳可提高鋼的強(qiáng)度、韌性和耐磨性，但對(duì)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(xué)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(qiáng)元素，碳含量又不宜太低。對(duì)碳含量在0.2%-0.5%范圍內(nèi)進(jìn)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(dāng)量。則Creq值在18%時(shí)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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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(shí)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(shí)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(shí)，由于焊縫的重復(fù)加熱易引起回火脆性和促使晶粒長(zhǎng)大等缺點(diǎn)，所以加人鋁、欽等合金元素來克服該缺點(diǎn)。
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(fù)加熱及快速冷卻的特殊原因，經(jīng)過試驗(yàn)證明，錳含量在14%一16%范圍內(nèi)為佳。
（四）鎳
對(duì)于簡(jiǎn)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(kuò)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(dāng)?shù)亟档湾i的含量，以致減弱由于錳含量過高導(dǎo)致晶粒粗化等缺點(diǎn)。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(shí)，對(duì)強(qiáng)度影響不太明顯，但可較明顯地提高韌性和塑性，而對(duì)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(shí)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(duì)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(qiáng)，可顯著地提高其強(qiáng)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(xì)化晶粒，改善組織。進(jìn)一步提高強(qiáng)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(yàn)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(shí)加人，其欽含量為1.3%和鋸含量為0.2%時(shí)，其組織均已得到改善。
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