¿Por qué soldar acero con alto contenido en manganeso es un reto incluso para soldadores experimentados? Este material, conocido por su dureza y sus propiedades de endurecimiento por deformación, requiere técnicas específicas para evitar problemas como la fragilidad y las grietas. Este artículo le guiará a través de los pasos y precauciones necesarios para garantizar soldaduras duraderas y resistentes. Conozca las mejores prácticas, las varillas de soldadura adecuadas y los métodos de enfriamiento esenciales para dominar este complicado material.
El acero con alto contenido en manganeso es un acero aleado con un contenido en manganeso superior a 10%. Tras el tratamiento con solución, queda una pequeña cantidad de carburo sin disolver en el acero de alto manganeso. Cuando la cantidad es pequeña y cumple las normas de inspección, puede seguir utilizándose.
Además de carbono, manganeso, silicio, azufre y fósforo, el acero de alto manganeso también se alea con níquel, titaniocromo, vanadio, molibdeno y niobio para mejorar su rendimiento.
Los tipos más comunes de acero con alto contenido en manganeso son ZGMn13-1, ZGMn13-2, ZGMn13-3, ZGMn13-4 y otros. Calentando el acero de alto manganeso en un intervalo de 1000 a 1100°C, se obtiene un único austenita estructura se puede obtener.
El acero conserva su austenita y tiene una gran tenacidad tras un enfriamiento rápido en agua (también conocido como tratamiento de templado en agua). Su dureza es bastante baja (170-230HB), lo que le permite sufrir deformaciones plásticas cuando su superficie recibe un impacto.
Como resultado del fortalecimiento de la deformación, se produce un endurecimiento por deformación en la capa deformada del metal, lo que aumenta significativamente la dureza de la capa superficial (500-600HB). Al aumentar la profundidad desde la superficie del metal, la dureza disminuye gradualmente.
Normalmente, el grosor de la capa endurecida es de unos 10-20 mm. Como las piezas de acero con alto contenido en manganeso siguen desgastándose durante el uso, la capa endurecida también se extiende hacia el interior bajo el impacto continuo de cargas externas, manteniendo un espesor estable.
Debe tenerse en cuenta que el acero de alto manganeso no es resistente al desgaste en condiciones estáticas, sólo desarrolla resistencia al desgaste cuando recibe impactos continuos de cargas externas, formando una capa endurecida.
La temperatura de transición del acero de alto manganeso es de -40°C. En la producción industrial, se utiliza principalmente para fabricar la pared frontal de grandes cazos de excavadoras, dientes de cazos, ruedas de apoyo y placas resistentes al desgaste para trituradoras.
Varillas de soldadura utilizadas en soldadura por arco de acero con alto contenido en manganeso son las varillas con núcleo de acero con alto contenido en manganeso, las varillas con núcleo de acero aleado y las varillas con núcleo de acero con bajo contenido en carbono. Las varillas de soldadura fabricadas con un núcleo de acero de alto manganeso solo se utilizan para reparar componentes de acero de alto manganeso y rara vez se utilizan en la producción actual.
Acero aleado Las varillas de núcleo, generalmente de acero de aleación Cr-Ni, ofrecen una mejor calidad de reparación, pero son más costosas. Se suelen utilizar para la primera capa y como capas barrera.
Las varillas de núcleo de acero con bajo contenido en carbono son de dos tipos: uno es el tipo de varillas de acero con alto contenido en manganeso, como D256 (Mn13), D266 (Mn13Mo), utilizadas principalmente para piezas de acero con alto contenido en manganeso sometidas a fuertes impactos y desgaste abrasivo.
La otra son las barras de tipo Cr-Mn, como las D276 y D277 (2Mn12Cr13Mo). Su metal depositado es austenita con alto contenido en manganeso que se transforma en martensita bajo un fuerte impacto.
Debido al alto contenido en cromo de estas varillas, el metal post-soldadura tiene una buena resistencia a la corrosión. Estas varillas se utilizan principalmente para el recargue resistente a la corrosión y el recargue de aceros con alto contenido en manganeso, como los álabes de turbinas hidráulicas y los dientes de cucharas de excavadoras.
Alambres de soldadura de alto contenido en manganeso soldadura de acero Incluyen principalmente alambre de soldadura de acero de alto manganeso y alambre de soldadura de acero aleado.
El alambre de soldadura con un contenido de fósforo inferior a 0,03% puede utilizarse para la soldadura y reparación de componentes; el alambre con un contenido de fósforo superior a 0,03% sólo se utiliza para trabajos de reparación.
Alto contenido en manganeso soldadura de acero Las series de alambre incluyen Mn-Ni, Mn-Cr, Mn-Mo, Mn-Ni-Cr; las series de alambre de soldadura de acero aleado incluyen Cr-Ni, Cr-Ni-Mo. Estos tipos de soldadura Los alambres ofrecen una gran resistencia a la corrosión y pueden formar rápidamente una capa endurecida en caso de impacto.
El alambre de soldadura de acero aleado al Cr-Ni también puede utilizarse para juntas de soldadura de aceros disímiles, como el acero de alto manganeso con el acero al carbono o el acero de baja aleación.
Tanto si se trata de recargue, reparación o soldadura a tope, el acero con alto contenido en manganeso tiene escasa soldabilidad, principalmente porque la zona afectada por el calor de soldadura puede causar fragilidad (debido a la precipitación de carburo durante la soldadura) y pueden formarse grietas térmicas en el cordón de soldadura (debido al exceso de fósforo y azufre en el acero de alto manganeso, y al coeficiente de dilatación y conductividad térmica que causan grietas cristalinas y grietas de licuefacción).
Durante las operaciones de soldadura, debe tenerse en cuenta lo siguiente: los defectos y las capas endurecidas circundantes deben eliminarse completamente mediante amolado o aire ranurado por arco de carbono. Defectos de fundición deben someterse a un tratamiento de endurecimiento con agua antes de la soldadura para evitar que se agrieten.
El control de la temperatura entre capas es crucial; antes de recargue o reparación de acero de alto manganeso, no se requiere precalentamiento. Debe utilizarse una energía de línea más baja, y la temperatura entre capas debe ser inferior a 50°C para evitar la precipitación de un exceso de carburo en la zona afectada por el calor que provoque fragilidad.
Soldadura intermitente o de segmento corto métodos de soldadura puede minimizar el calor en el material base, evitando el sobrecalentamiento y la fragilización en la zona afectada por el calor. La soldadura por inmersión, en la que la parte posterior de la soldadura se sumerge en agua durante la soldadura, puede acelerar el enfriamiento.
En comparación con los procesos de soldadura sin inmersión, la soldadura por inmersión reduce la precipitación de carburo y evita la formación de grietas calientes. El martilleo posterior de la soldadura puede ayudar a aliviar la tensión de soldadura y evitar la formación de grietas.
Cuando se recargue acero con alto contenido en manganeso sobre acero al carbono o acero de baja aleación, debe depositarse primero una capa de transición para evitar que aparezcan estructuras de martensita en la zona de transición (o incompletas). zona de fusión) debido a una disminución del contenido de manganeso, lo que podría provocar grietas o descascarillado a lo largo de la línea de fusión.
Por tanto, debe depositarse primero una capa de transición de acero inoxidable austenítico Cr-Ni sobre el acero al carbono o de baja aleación. Esta capa de transición puede lograr una buena fusión tanto con el acero al carbono o de baja aleación como con el acero de alto manganeso, sin formar estructuras frágiles, evitando así la formación de grietas.
En resumen, además de asegurarse de que la corriente de soldadura, la tensión del arco y la velocidad de soldadura seleccionadas pueden garantizar una formación de soldadura adecuada y una buena fusión, la velocidad de enfriamiento de la pieza de trabajo debe tenerse en cuenta principalmente durante el proceso de soldadura. proceso de soldadura.
Como fundador de MachineMFG, he dedicado más de una década de mi carrera a la industria metalúrgica. Mi amplia experiencia me ha permitido convertirme en un experto en los campos de la fabricación de chapa metálica, mecanizado, ingeniería mecánica y máquinas herramienta para metales. Estoy constantemente pensando, leyendo y escribiendo sobre estos temas, esforzándome constantemente por mantenerme a la vanguardia de mi campo. Deje que mis conocimientos y experiencia sean un activo para su empresa.
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