O aço com alto teor de manganês é um aço-liga com teor de manganês superior a 10%. Após o tratamento da solução, uma pequena quantidade de carboneto é deixada sem dissolução no aço com alto teor de manganês. Quando a quantidade é pequena e atende aos padrões de inspeção, ainda pode ser utilizada.
Além de carbono, manganês, silício, enxofre e fósforo, o aço com alto teor de manganês também é ligado com níquel, titânio, cromo, vanádio, molibdênio e nióbio para melhorar seu desempenho.
Tipos comuns de aço com alto teor de manganês incluem ZGMn13-1, ZGMn13-2, ZGMn13-3, ZGMn13-4 e outros. Ao aquecer aço com alto teor de manganês dentro de uma faixa de 1.000 a 1.100°C, uma única estrutura de austenita pode ser obtida.
O aço mantém sua estrutura de austenita e possui alta tenacidade após rápida têmpera em água (também conhecido como tratamento de têmpera em água). Sua dureza é bastante baixa (170-230HB), o que permite que sofra deformação plástica quando sua superfície sofre impacto.
Como resultado do reforço por deformação, ocorre o endurecimento por trabalho na camada deformada do metal, aumentando significativamente a dureza da camada superficial (500-600HB). Com o aumento da profundidade da superfície do metal, a dureza diminui gradualmente.
Normalmente, a espessura da camada endurecida é de cerca de 10-20 mm. Como as peças de aço com alto teor de manganês continuam a se desgastar durante o uso, a camada endurecida também se estende para dentro sob o impacto contínuo de cargas externas, mantendo uma espessura estável.
Deve-se observar que o aço com alto teor de manganês não é resistente ao desgaste em condições estáticas, ele só desenvolve resistência ao desgaste quando é continuamente impactado por cargas externas, formando uma camada endurecida.
A temperatura de transição do aço com alto teor de manganês é de -40°C. Na produção industrial, é usado principalmente para fazer a parede frontal de grandes caçambas de escavadeiras, dentes de caçambas, rodas de suporte e placas resistentes ao desgaste para britadores.
As hastes de soldagem usadas na soldagem a arco de aço com alto teor de manganês incluem hastes com núcleo de aço com alto teor de manganês, hastes com núcleo de aço-liga e hastes com núcleo de aço com baixo teor de carbono. Varetas de soldagem feitas com núcleo de aço com alto teor de manganês são usadas apenas para reparar componentes de aço com alto teor de manganês e raramente são usadas na produção atualmente.
Hastes com núcleo de liga de aço, geralmente feitas de liga de aço Cr-Ni, oferecem melhor qualidade de reparo, mas são mais caras. Estes são normalmente usados para a primeira camada e como camadas de barreira.
As hastes com núcleo de aço com baixo carbono vêm em dois tipos: um é o tipo de aço com alto teor de manganês, como D256 (Mn13), D266 (Mn13Mo), usado principalmente para peças de aço com alto teor de manganês sujeitas a forte impacto e desgaste abrasivo.
A outra são hastes do tipo Cr-Mn, como D276 e D277 (2Mn12Cr13Mo). Seu metal depositado é a austenita com alto teor de manganês, que se transforma em martensita sob forte impacto.
Devido ao alto teor de cromo nessas hastes, o metal pós-soldagem apresenta boa resistência à corrosão. Essas hastes são usadas principalmente para revestimento resistente à corrosão e revestimento de aço com alto teor de manganês, como lâminas de turbinas hidrelétricas e dentes de caçambas de escavadeiras.
Os fios de soldagem usados para soldagem de aço com alto teor de manganês incluem principalmente fio de soldagem de aço com alto teor de manganês e fio de soldagem de aço-liga.
Fio de soldagem com teor de fósforo inferior a 0,03% pode ser usado para soldagem e reparo de componentes; fio com teor de fósforo superior a 0,03% é utilizado apenas para reparos.
As séries de fios de soldagem de aço com alto teor de manganês incluem Mn-Ni, Mn-Cr, Mn-Mo, Mn-Ni-Cr; As séries de fios de soldagem de liga de aço incluem Cr-Ni, Cr-Ni-Mo. Esses tipos de fios de soldagem oferecem alta resistência à corrosão e podem formar rapidamente uma camada endurecida sob impacto.
O fio de soldagem de aço-liga Cr-Ni também pode ser usado para soldar juntas de aços diferentes, como aço com alto teor de manganês e aço carbono ou aço de baixa liga.
Seja para revestimento, reparo ou soldagem de topo, o aço com alto teor de manganês tem baixa soldabilidade, principalmente porque a zona afetada pelo calor da soldagem pode causar fragilidade (devido à precipitação de carboneto durante a soldagem) e rachaduras térmicas podem se formar na costura de solda (devido ao excesso de fósforo e enxofre em aço com alto teor de manganês e o coeficiente de expansão e condutividade térmica causando rachaduras cristalinas e rachaduras de liquidação).
Durante as operações de soldagem, deve-se observar o seguinte: os defeitos e as camadas endurecidas circundantes devem ser completamente removidos por esmerilhamento ou goivagem com arco de carbono. Os defeitos das peças fundidas devem passar por tratamento de endurecimento com água antes da soldagem para evitar rachaduras.
O controle da temperatura entre camadas é crucial; antes de revestir ou reparar aço com alto teor de manganês, não é necessário pré-aquecimento. A energia de linha mais baixa deve ser usada e a temperatura intercamada deve estar abaixo de 50°C para evitar a precipitação excessiva de carboneto na zona afetada pelo calor, levando à fragilidade.
Soldagem intermitente ou métodos de soldagem de segmento curto podem minimizar o calor no material de base, evitando superaquecimento e fragilização na zona afetada pelo calor. A soldagem imersa, onde a parte traseira da solda fica imersa em água durante a soldagem, pode acelerar o resfriamento.
Comparada com processos de soldagem não imersos, a soldagem imersa reduz a precipitação de carboneto e evita a formação de trincas a quente. O martelamento pós-soldagem da solda pode ajudar a aliviar o estresse da soldagem e evitar a formação de rachaduras.
Ao revestir aço com alto teor de manganês sobre aço carbono ou aço de baixa liga, uma camada de transição deve ser depositada primeiro para evitar o aparecimento de estruturas de martensita na zona de transição (ou zona de fusão incompleta) devido a uma diminuição no teor de manganês, o que poderia levar a rachaduras ou descascando ao longo da linha de fusão.
Portanto, uma camada de transição de aço inoxidável austenítico Cr-Ni deve ser depositada primeiro no aço carbono ou aço de baixa liga. Esta camada de transição pode alcançar uma boa fusão tanto com o aço carbono ou de baixa liga quanto com o aço com alto teor de manganês, sem formar estruturas frágeis, evitando assim a formação de trincas.
Em resumo, além de garantir que a corrente de soldagem selecionada, a tensão do arco e a velocidade de soldagem possam garantir a formação adequada da solda e uma boa fusão, a velocidade de resfriamento da peça deve ser considerada principalmente durante o processo de soldagem.
