JFE400高强度耐磨钢的焊接工艺研究

闫晓春

摘 要：随着煤炭市场的发展、机械化采煤程度的提高、大型运输设备综采刮板输送机不断增大投入，并具有较高的耐磨特性、性能可靠、安全性能高的方面特性。目前刮板输中板有不少厂家采用NM450高强度耐磨钢，在生产焊接的工作中极易产生热影响机械性能的变化，高强度的耐磨钢在焊接后容易发生冷裂纹及淬硬组织，需要对低合金高强度钢进行焊接，同时根据母材的材质和机械特性，从工艺的需求，对焊接前做好准备工作，选择焊接的材料工艺程序、工艺焊接控制及热处理进行研究。

关键词：高强度；耐磨钢；焊接工艺

1 JFE合金耐磨钢主要成分及力学性能

JFE耐磨钢从20世纪50年代后半期初开始率先生产和销售耐磨钢板，作为重要材料被广泛应用在工程机械、矿山 机械、农业机械上。该型号炼钢时减少了添加的元素，且是添加硼（B）的单纯成分系列，是重点追求钢板硬度的产品，被广泛应用矿山机械、煤矿机械、环保机械、工程机械等。

JFE耐磨钢从20世纪50年代后期开始进行耐磨钢板的生产和销售，同时成为重要的材料被广泛使用在工程的机械领域、矿山机械及其农业机械方面。JFE400高强度耐磨钢的型号在生产过程中减少了增加的成分，并且是添加硼（B）系列的单纯因素，也是生产要求关键达标的钢板硬度的品种，被广泛应用矿山机械、煤矿机械、环保机械、工程机械等。

2 JFE合金耐磨钢切割工艺要求

JFE合金耐磨钢切割面不能与一般的钢板同样施工，基于切割面的硬度较高，加大防止钢板生产的制造发生的裂纹，必须防范在气割施工过程中出现缺口现象。因此，在气割面上不造成“缺口”的幅度范围增加气压、氧压，减缓切割速度，达到切割工艺要求。同时要求钢板在150℃以下进行预热，或者进行后补加热，预热温度超过150℃时会降低材料的表面硬度，特别是小件切割时要特别注意。

3 JFE合金耐磨钢弯曲加工工艺要求

我们在加工过渡槽中板时需要对耐磨板进行弯曲加工，由于JFE耐磨板坚硬，弯曲加工时比高强度钢还要难，由于上述原因一般不采取热弯，由于加热温度低起不到弯曲时提高金属塑性的目的，加热温度高降低了材料的硬度达不到使用硬度的要求，因此弯曲加工时采取弯曲方向应与板材扎制方向垂直，有利于加工，同时避免板材纹理方向的原因产生的弯曲微观裂纹或开裂，确保材料的使用性能。

4 JFE合金耐磨钢弯焊接工艺要求

4.1 焊接材料的选择

JFE耐磨钢与普通钢结构有很大差异，特别是在高硬度、高强度的钢板机械性能方面有明显的不同。

在实施焊接过程中，特别是防范焊接过程中造成的裂纹问题，必须采取严格的施工程序。例如低温产生的裂纹或延迟造成的裂纹现象，在多数情形下，一般焊接金属中所具有的氢气会朝母材进行扩散，往往造成氢致裂纹。所以在焊接JFE耐磨钢时选择焊接材料，焊前工艺准备相当重要。

对焊接材料过程中，一般建议采取低氢系及超低氢系的焊接材料进行生产施工。在实施CO焊接工程中，建议采取实心焊丝较为保险。而低强度水平的焊接材料一般不容易造成低温裂纹（氢致裂纹）。但由于刮板输送中板，过渡槽等焊道的耐磨性要求较高，所以在焊接时采用GH70焊丝焊接。

4.2 坡口加工、装配及点组定位焊接

JFE400高强度耐磨钢刮板机的中部槽的强度具有较高的要求，因此必须对JFE400高强度耐磨钢板材进行清理切割面的氧化渣，同时坡口加工程序的工艺也有很高的要求，坡口制作使用数控等离子进行机割生产或机械加工方式，在坡口的两面50mm的幅度内，严格清理坡口层面含有的水渍、油污及锈渍等杂质。为防范在焊接中定位焊缝裂纹，定位焊的焊接材料应与焊接施工中采取相同的材料。

4.3 预热焊接前应进行适当预热

根据碳当量Ceq = C + Mn / 6 + （Cu + Ni） / 15 + （Cr + Mo + V） / 5工时计算Ceq=0.421，

25+0.091+0.08=0.421，-焊接性中等，Ceq≥0.45%，焊接过程中发生淬硬问题。对于低合金高强度钢，在母材碳当量≥0.35%时应采取预热办法，同时刮板输送机用板为厚度为40mm、50mm，材料厚，强度要求高，为保障均勻受热，对部件装配及点组后，应使用全部预热办法实施预热，预热温度范围100℃～150℃。焊前预热具有防范裂纹的功能，减少焊缝和热影响区冷却的速度的效果，预热后实施焊接。焊接工程中层间的温度控制范围120℃～150℃。

4.4 焊接工艺参数的确定

JFE400高强度耐磨钢热影响区极易发生低塑性淬硬组织，淬硬问题伴随材料厚度加大而增大，极易发生冷裂纹现象。以降低淬硬问题考虑，使用大焊接线能量较为方便，而这种钢材的淬硬问题会出现的更多，使用增加线能量很难免于马氏体的形成，会进一步加大奥氏体的过热及加大奥氏体的稳定，促进粗大马氏体的形成，造成热影响区的脆化现象变得更加复杂，对此防范热影响区脆化的工艺程序主要实施小的线能量，尽量降低在高温区施工时间，免于奥氏体的过热，加大奥氏体因素的不均问题，进而减少奥氏体的稳定性，同时使用低温预热和缓冷办法，这些措施对改变热影响区的性能非常有利，并使用多层面、多焊方式，加大焊接次数会导致焊缝的高度和板材的厚度的变化而产生新的情况。

4.5 JFE400高强度耐磨钢焊接后热处理及打磨

JFE400高强度耐磨钢中板较厚且大，焊接残余应力很大，施工环境复杂，承受动载荷，具有应力腐蚀问题并要求尺寸较为稳定，需要低温去氢回火焊后的热处理。焊后热处理的目的是有效的处理焊接内应回力，加大抗应力的腐蚀，改变接头组织和力学的性能，热处理后焊缝表面和工件表面的飞溅物应及时打磨处理、清洗。

参考文献：

[1]吴涛，刘宝良，武杰，张仪杰.高强耐磨钢板直接淬火板型控制工艺研究[J].宽厚板，2012（03）.

[2]麻衡，周平，刘军刚，吴德发，代平.回火温度对NM360耐磨钢组织与性能的影响[J].金属热处理，2011（04）.

[3]刘军刚，袁林，王玮，刘宁.耐磨钢生产研究现状与分析[J].山东冶金，2011（02）.

[4]柳翊，谢敬佩，杨涤心，王文焱，王爱琴.新型高强耐磨钢的组织与性能研究[J].矿山机械，2009（12）.