El acero con alto contenido de manganeso es un acero aleado con un contenido de manganeso superior al 10%. Después del tratamiento con solución, queda una pequeña cantidad de carburo sin disolver en el acero con alto contenido de manganeso. Cuando la cantidad es pequeña y cumple con los estándares de inspección, aún se puede utilizar.
Además de carbono, manganeso, silicio, azufre y fósforo, el acero con alto contenido de manganeso también se alea con níquel, titanio, cromo, vanadio, molibdeno y niobio para mejorar su rendimiento.
Los tipos comunes de acero con alto contenido de manganeso incluyen ZGMn13-1, ZGMn13-2, ZGMn13-3, ZGMn13-4 y otros. Calentando acero con alto contenido de manganeso dentro de un rango de 1000 a 1100°C, se puede obtener una estructura de austenita única.
El acero mantiene su estructura austenita y tiene una alta tenacidad después de un rápido enfriamiento con agua (también conocido como tratamiento de enfriamiento con agua). Su dureza es bastante baja (170-230HB), lo que le permite sufrir deformaciones plásticas al impactar su superficie.
Como resultado del fortalecimiento por deformación, se produce un endurecimiento por trabajo en la capa deformada del metal, lo que aumenta significativamente la dureza de la capa superficial (500-600 HB). A medida que aumenta la profundidad de la superficie del metal, la dureza disminuye gradualmente.
Normalmente, el espesor de la capa endurecida es de aproximadamente 10 a 20 mm. A medida que las piezas de acero con alto contenido de manganeso continúan desgastándose durante el uso, la capa endurecida también se extiende hacia adentro bajo el impacto continuo de cargas externas, manteniendo un espesor estable.
Cabe señalar que el acero con alto contenido de manganeso no es resistente al desgaste en condiciones estáticas, solo desarrolla resistencia al desgaste cuando es impactado continuamente por cargas externas, formando una capa endurecida.
La temperatura de transición del acero con alto contenido de manganeso es de -40°C. En la producción industrial, se utiliza principalmente para fabricar la pared frontal de grandes cucharones de excavadoras, dientes de cucharones, ruedas de soporte y placas resistentes al desgaste para trituradoras.
Las varillas de soldadura utilizadas en la soldadura por arco de acero con alto contenido de manganeso incluyen varillas con núcleo de acero con alto contenido de manganeso, varillas con núcleo de acero aleado y varillas con núcleo de acero con bajo contenido de carbono. Las varillas de soldadura fabricadas con núcleos de acero con alto contenido de manganeso solo se utilizan para reparar componentes de acero con alto contenido de manganeso y rara vez se utilizan en la producción actual.
Las varillas con núcleo de acero aleado, generalmente hechas de acero aleado Cr-Ni, ofrecen una mejor calidad de reparación pero son más caras. Normalmente se utilizan para la primera capa y como capas de barrera.
Las varillas con núcleo de acero con bajo contenido de carbono vienen en dos tipos: uno es el tipo de acero con alto contenido de manganeso, como D256 (Mn13), D266 (Mn13Mo), que se utiliza principalmente para piezas de acero con alto contenido de manganeso sujetas a fuertes impactos y desgaste abrasivo.
El otro son varillas de tipo Cr-Mn, como D276 y D277 (2Mn12Cr13Mo). Su metal depositado es austenita con alto contenido en manganeso, que se transforma en martensita ante un fuerte impacto.
Debido al alto contenido de cromo en estas varillas, el metal posterior a la soldadura tiene buena resistencia a la corrosión. Estas varillas se utilizan principalmente para revestimientos resistentes a la corrosión y revestimientos de acero con alto contenido de manganeso, como palas de turbinas hidroeléctricas y dientes de cucharones de excavadoras.
Los alambres de soldadura utilizados para soldar acero con alto contenido de manganeso incluyen principalmente alambre de soldadura de acero con alto contenido de manganeso y alambre de soldadura de acero aleado.
El alambre de soldadura con un contenido de fósforo inferior al 0,03% se puede utilizar para soldar y reparar componentes; El cable con un contenido de fósforo superior al 0,03% se utiliza únicamente para reparaciones.
Las series de alambres de soldadura de acero con alto contenido de manganeso incluyen Mn-Ni, Mn-Cr, Mn-Mo, Mn-Ni-Cr; Las series de alambres de soldadura de acero aleado incluyen Cr-Ni, Cr-Ni-Mo. Estos tipos de alambres de soldadura ofrecen una alta resistencia a la corrosión y pueden formar rápidamente una capa endurecida bajo impacto.
El alambre de soldadura de acero de aleación Cr-Ni también se puede utilizar para soldar juntas de diferentes aceros, como acero con alto contenido de manganeso y acero al carbono o acero de baja aleación.
Ya sea para recubrimiento, reparación o soldadura a tope, el acero con alto contenido de manganeso tiene poca soldabilidad, principalmente porque la zona de soldadura afectada por el calor puede causar fragilidad (debido a la precipitación de carburo durante la soldadura) y se pueden formar grietas térmicas en la costura de soldadura (debido al exceso de fósforo). y azufre en aceros con alto contenido de manganeso y el coeficiente de expansión y conductividad térmica que causan grietas cristalinas y grietas de asentamiento).
Durante las operaciones de soldadura, se debe observar lo siguiente: los defectos y las capas endurecidas circundantes deben eliminarse completamente mediante esmerilado o ranurado con arco de carbón. Los defectos de las piezas fundidas deben someterse a un tratamiento de endurecimiento con agua antes de soldar para evitar grietas.
El control de la temperatura entre capas es crucial; Antes de recubrir o reparar acero con alto contenido de manganeso, no es necesario precalentarlo. Se debe utilizar la potencia de línea más baja y la temperatura de la capa intermedia debe ser inferior a 50 °C para evitar una precipitación excesiva de carburo en la zona afectada por el calor, lo que provoca fragilidad.
Los métodos de soldadura intermitente o de segmento corto pueden minimizar el calor en el material base, evitando el sobrecalentamiento y la fragilidad 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 previene la formación de grietas en caliente. El martilleo posterior a la soldadura puede ayudar a aliviar la tensión de soldadura y evitar que se formen grietas.
Al recubrir acero con alto contenido de manganeso sobre acero al carbono o acero de baja aleación, primero se debe depositar una capa de transición para evitar la aparición de estructuras de martensita en la zona de transición (o zona de fusión incompleta) debido a una disminución en el contenido de manganeso, lo que podría. provocar grietas o descamaciones a lo largo de la línea de fusión.
Por lo tanto, primero se debe depositar una capa de transición de acero inoxidable austenítico Cr-Ni sobre acero al carbono o acero de baja aleación. Esta capa de transición puede lograr una buena fusión tanto con acero al carbono o de baja aleación como con acero con alto contenido de manganeso sin formar estructuras frágiles, evitando así la formación de grietas.
En resumen, además de garantizar que la corriente de soldadura, el voltaje del arco y la velocidad de soldadura seleccionados puedan garantizar una formación de soldadura adecuada y una buena fusión, la velocidad de enfriamiento de la pieza de trabajo debe considerarse principalmente durante el proceso de soldadura.
