生产高锰钢的知识梳理

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1、生产高锰钢要知道的知识梳理1奥氏体耐磨高锰钢的两个重要特性奥氏体耐磨高锰钢的两个重要特性是优异的加工硬化能力和高的冲击韧性，经强烈冲击变形后，其表层硬度可从HB170-230提高到HB500-800，而硬化层内侧仍保持为高韧性的奥氏体组织。因而不仅具有良好的安全可靠性，而且具有较高的抗冲击磨料磨损的能力。高锰钢在高冲击负荷作用下才能表现出最佳的耐磨性，在此情况下要有良好的冲击韧性。因此被广泛应用于冶金、矿山、建材、电力和铁路等部门所使用的耐磨件上，如挖掘机铲齿、球磨机衬板、锤式破碎机锤头及衬板、拖拉机履带板和铁路道岔等。2标准型奥氏体高锰钢标准型奥氏体

2、高锰钢的主要化学成分是碳和锰，经水韧处理后可以获得单一的奥氏体组织。高锰钢中锰的主要作用是稳定奥氏体组织，在钢中扩大Y相区。钢中含锰量的选择，主要决定于工况条件、铸件的结构尺寸等几个方面的因素。厚壁铸件为保证热处理时不致析出碳化物，一般锰的含量高些。用于强烈冲击条件的高锰钢铸件，含锰量应该高些。含锰量一定时，适当提高含碳量可以改善耐磨性，但是含碳量超过1.5%时，对耐磨性的影响则不明显。而且提高含碳量在改善高锰钢耐磨性的同时，会明显降低材料的冲击韧性。高锰钢在高冲击负荷作用下才能表现出最佳的耐磨性，在此情况下要有良好的冲击韧性。因此，为了使高锰钢具有较

3、好的耐磨性和冲击韧性的配合，含碳量不宜过高。M/C=10，可得到较好的强韧性配合。3高锰钢的不适应性高锰钢优异的耐磨性是建立在加工硬化的基础上，需要在高应力下才能充分加工硬化，但就耐磨件工作条件而言，高应力工况不足，绝大部分都是在中低应力状态下工作，因而高锰钢不易被加工硬化，耐磨性不能充分发挥。在固溶处理后的水淬过程中受冷却速度的限制，容易析出脆性碳化物，引入脆性相，对于厚大断面工件，心部常常出现碳化物，从而降低使用性能；寒冷条件下使用的高锰钢常出现脆断现象；在高温或湿磨的条件下腐蚀磨损；在铸造过程中，晶界出现碳化物。因为这些原因使其在今天的许多工程机

4、械中以表现出不适应性。4改性高锰钢为了克服传统高锰钢的不足，提高屈服强度和耐磨性，以满足使用要求。在原高锰钢的成分基础上，适量添加Ti，V，Nb，W，B，N和Re元素，形成高熔点化合物，细化晶粒来发挥作用。通过加入Cr，Mo，Ti和V等碳化物形成元素，使其产生综合作用，以改变高锰钢中碳化物弥散分布的形态，获得以M23C6为主的粒状碳化物，使其弥散分布于奥氏体基体上，有效地提高了耐磨性，不仅在高冲击应力下具有良好的耐磨性，而且在低应力条件下仍很耐磨。4.1提高C含量改性高锰钢C在ZGMnl3钢中一部分固溶在钢中，一部分与Fe,Mn形成碳化物，提高钢的硬度

5、和耐磨性。在非强烈冲击工况条件下，在含C量超过1%时，每增加0.1%C，耐磨性提高5%～10%，高碳高锰钢的耐磨性远高于ZGMn13。M/C＜10利于提高耐磨性。4.2降低碳锰含量介稳奥氏体高锰钢--奥氏体中锰钢Mn在钢中是促进奥氏体形成元素，在保证奥氏体组织的前提下，随着Mn含量降低，奥氏体稳定性下降，但加工硬化能力增强。4.2.1介稳奥氏体锰钢介稳奥氏体锰钢是在ZGMnl3的基础上，适当降低碳锰含量，并加入一定含量的铬，从而降低奥氏体稳定性，增强加工硬化能力。大致成分为:Mn8.0～9.5%，C1.00～1.20%，Cr2.0～2.5%，Si<0.

6、8%。介稳奥氏体锰钢在形变时形成大量孪晶，孪晶带薄，2孪晶间距小，并有ε马氏体出现。冲击载荷作用小时，其加工硬化速度快，可迅速形成高硬度的稳定的硬化层，抗冲击磨料磨损的能力大幅度提高。4.2.2中锰钢中锰钢经水韧处理后得到不稳定的奥氏体组织，在压缩和冲击条件下塑性变形，诱发产生大量形变马氏体，从而迅速硬化。由于形变马氏体的强化远高于普通高锰钢层错强化，故中锰钢的耐磨性远高于介稳奥氏体锰钢4.3既提高Mn含量，又提高C的含量的超高锰钢超高锰钢是在普通高锰钢成分的基础上通过提高碳锰含量发展而来的。它既具有高的加工硬化速率，又保持了高韧性的奥氏体组织，在中低

7、冲击工况下，也具有良好的耐磨性。提高锰含量可以固溶较多的合金元素，再通过变质处理和沉淀强化处理，就能进一步提高韧性和加工硬化能力。在尽可能降低P、S的基础上，提高含锰量，可以提高奥氏体的稳定性，阻止碳或碳化物析出。提高含锰量不仅使强度、塑性提高，而且提高了低温下的抗脆性破坏能力。可以在严寒气候下使用。其化学成分大致为:C1.53%，Si0.55%，Mn18.2%，Cr2.65%，Ti0.22%，Re0.35%,P<0.06%,S<0.05。Mn/C＞10利于保证韧性。4.4合金化高锰钢在ZGMn13钢中添加合金元素Cr，Mo，V形成合金高锰钢。合金元素

8、的加入主要是控制碳化物的析出和改善屈服极限。高锰钢中合金元素的主要作用如下所述;铬:合金元素C