高锰钢铸件生产工艺汇编 (2).docx

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1、铸型工艺（自硬砂）传统工艺1）砂工艺高锰钢液呈碱性，用石英砂生产易粘砂，要采取相应措施解决。(1)水玻璃石英砂：石英砂：40/70目l00％；水玻璃5％-7％；膨润土4％-5％；碳酸钠0.2％-0.4％。(2)柴油：2.0％（提高砂的流动性，防止粘砂）。采用二氧化碳或液化气烘干硬化；刷镁砂粉快干涂料，防止高锰钢粘砂。(3)镁橄榄石砂：镁橄榄石耐火度1910℃，莫氏硬度6-7级，膨胀系数比石英砂小，且均匀膨胀，无相变，不含游离SiO2，不与Fe、Mn的氧化物反应，有较强的抗金属氧化物的侵蚀能力，是高锰钢理想的面砂。(4)石灰石砂：石灰石砂1970年问世，也叫70砂，优点是馈散性好，落砂清理容易，铸件表面光洁，消除职业性矽肺病；缺点是发气量大，型砂强度低。因此要求造型和制芯作到“硬、光、通、净”四原则，即：①砂型、芯应紧实，用A型表面硬度计测定，硬度值大于50：②造型时要修光刮平，使边角情晰；③多开出气道，并要贯穿畅通；④铸型要硬化良好，如有松、掉砂必须报废；⑤铸型浇注合箱前，型腔要光洁干净。(5)对于中小型壁厚小于40mm的薄壁件，也可采用粘土砂。(6)有的中小型工厂仅采用2％～3％的水玻璃砂，用二氧化碳气硬化，背砂用4号河砂，生产200公斤以下的破碎机颚板，也不粘砂。1）涂料的配制 (1)快干涂料：先将松香溶于无水酒精中，形成松香酒精溶液，再将镁砂粉陶土混入，建议用200～320目细镁砂粉。(2)水基镁砂涂料：将镁砂粉、陶土按比例配好，在混砂机中干混10分钟，加水柏油混4小时20分钟，再分批加入清水混碾1小时30分钟，碾成膏状，装入铁桶内加少量清水复盖，如室温超过24度，涂料超过24小时，易发生水化，将重新回混碾3小时。2、高锰钢铸件（传统铸造）浇注系统的设计（1）高锰钢线收缩率：小件2.4％～3.2％，大件2.0％～2.5％。在砂型铸造条件下一般铸造线收缩率(缩尺)选择2.5％～2.7％，不同铸件不同部位不同方向线收缩率不同。高锰钢体收缩高于任何钢种，约高于碳钢30%，浇冒口设计要以重视。（2）冒口设计要求：①要有足够的金属液补缩；②冒口中的金属液要晚于铸件凝固；③冒口补缩通道要通畅。（3）易割冒口：在冒口颈处放置由耐火材料或水玻璃砂经过二氧化碳硬化的易割片，可以购买也可自制。（4）保温冒口：为了提高补缩效率应该广泛采用保温冒口。（5）无冒口铸造：适于壁厚均匀的非厚大型铸件，无热节的铸件，如磨机衬板，小型颚式破碎机颚板等，但要加大横浇口，内浇口数量要多，形状扁平，多开排气孔。（6）冷铁：①不用内冷铁，但是广泛使用外冷铁，与冒口配合使用可以得到致密铸件；②在铸件内圆角处放成型外冷铁，可以消除由于补缩不良造成的裂纹；③由于高锰钢导热性差，应该采用覆砂 外冷铁，避免浇注后由于铸型内严重的温度梯度差产生柱状晶，冷铁使用不当，浇注温度高时，甚至会穿晶；④外冷铁厚度一般为铸件壁厚的0.6～0.8倍。（7）浇注系统浇注系统的设计与计算以浇包的类型为依据。用塞杆包底浇钢液洁净，对浇注系统无挡渣要求，浇注系统设计成开放式，使钢液平稳浇入铸型；用转包浇注，浇注系统要有挡渣能力，设计成半封闭式或封闭式，小于200kg用转包浇注，大于200kg用底浇式，浇注系统按半封闭式设计：ΣF直∶ΣF横∶ΣF内=1∶(0.8～0.9)∶(1.1～1.2)。横浇道为阻流面，内浇口大于横浇口，保证钢液平稳浇注。3、出钢和浇注温度(1)钢液要有一定的过热度，以保证成分均匀及消除遗传性，过热度高结晶时过冷度大，使晶粒细化，但过高促进钢液吸气、氧化等缺陷。(2)浇注温度既影响晶粒粗细、又影响晶粒形态，浇注温度高晶粒粗，冲击韧性低；浇注温度降低等轴晶区比例增加，柱状晶区比例减小。铸件主体壁厚越大浇注温度应该越低。有公式为：T=1485-0.3δ，T-浇注温度(℃)，δ-铸件主体壁厚(mm)。由于铸件厚度不均匀，最后浇注温度确定要根据经验积累。四、消失模工艺1.白模 消失模铸造是用泡沫塑料模代替传统模型，在高温下与金属液置换成型的模式，方便快捷。与其它铸造工艺不同，影响铸件的因素也不同，由于模型是消失模铸造过程中必不可少的消耗品，每生产一个铸件消耗一个模，因此模是消失模铸造成败的关键因素，模型是泡沫白模做成，白模的质量是成品铸件的重中之重。在高锰钢生产中无论是发泡成型还是切割组装，选择泡沫不容忽视，泡沫选择主要有三点：1）白模发泡球粒要均匀。2）质量控制在16～18kg/m3。3）制模前要经过二次熟化以后，达到饱和状态。2.涂料的配制1）添加剂的选择采用桂林5号耐烧高温强化型或桂林6号一料通，这两种涂料耐热性能好，强度高，在高温状态下耐冲刷，完全适应空壳振动浇注。为了保证配制的涂料浆液对整个模样有良好的涂挂性和均匀性，一般采取三次挂涂，涂层厚度在2～3㎜大型厚壁铸件可酌量加厚，一般不超4㎜。具体配制如下：10%桂林5号+70%镁橄榄石+30%铝钒土 每10kg5号+100kg复合骨料桂林6号+5%镁砂粉（250目）以上两种配制方法都可以空壳振动浇注，且效果很好。 整个工艺流程与浇冒系统设置与传统砂铸有70%相似之处，以下详细介绍。3.振动+空壳浇注振动浇注的前提是真空系统的气流量，一般配置45KW，每分钟抽气量25立方以上过小的抽气量不能振动浇注。当金属液出炉后，扒渣时间对白模进行烧空，一般空壳浇注为明浇明冒易于烧空，当烧空白模后，气压下降至0.03MP2～0.05MP2，会维持整个型内空腔即可浇注，不用担心塌箱，整个过程充型平稳。振动、浇注平稳后启动振动台，振动频率厚大件80～120HZ，小件150～180HZ效果较好。空壳振动浇注时，高温充型原理和一般铸造有很大不同。金属液进入型腔，在振动下每分钟进行5000～8000次上下波动，把金属液还未形成的晶粒上下反复拉扯，在液湘与糊湘状态下的晶粒进一步细化。与此同时，金属液中的杂质也会进一步上浮。由于振动下金属液不停波动，原先实型浇注中似乎不可见不可控的黑胡同变成了可见可控的空壳子，把实型浇注的复杂化变成了空壳浇注的简单化，并且加以振动，使铸件晶粒粗大和缩松得到了有效控制。负压下的振动浇注，一是对涂料有严格的要求，二是真空系统，比实模浇注抽气量要大些，铸件大小，抽气量也不同，致密高，强度好的铸件与实体装备有不可分割的利害关系。 五、振动浇注对铸件的影响振动浇注是指金属液在振动充型和结晶及铸件成型过程，振动是指一定的频率发生可变运动，这种运动具有可变的速度和加速度，以形成振动冲击力作用于金属液并使之发生变形。压缩均匀的液体需要极大的压力，但结晶的金属液是由液湘、气湘和固湘三湘形成，而不属于均匀液体，振动时溶液周期性受到压缩和拉伸。对金属的除气、结晶、生核率增加、晶粒的细化与杂质的破碎弥散均布，溶液粘度降低和补缩等都极为有利归纳起来有以下几点：①显著细化金属结晶的晶粒，致密铸件组织。②消除铸件组织化学成份不均匀性。③极大降低金属的气体含量，消除或极大减少铸件的气孔缺陷。④有利于补缩过程的进行和金属杂质的去除，减少铸件缩松，提高致密性。⑤有利于降低金属液粘度，提高流动性和充填性，获得轮廓清晰的高品质铸件。⑥有利于消除金属液晶间空隙和裂缝，对于提高铸件的力学性能有十分重要的作用。⑦改善金属结晶条件和金属液结晶过程温度，加速结晶的凝固过程。⑧全面优化和强化铸件力学性能，抗拉强度延伸率、屈服强度耐磨等综合机械强度。总而言之，高锰钢生产，空壳+振动浇注是不可缺失的一部分，技术与工艺相对成熟的条件下，产品质量会有质的提高。 六、V法工艺高锰钢铸造上，多年前用V法铸造出了Mn13、Mn18及65Mn等材质的一系列铸件，其表现形式多为晶粒粗大、耐磨时间短、强度差，达不到水玻璃砂的状态。其根本原因现在仍处在探索阶段，V法铸造表面光洁度好，外观质量漂亮，V法铸造高锰工艺控制其晶粒粗大，我个人认为：1.在条件允许的情况下，多下点冷铁，以加速金属液凝固，使晶粒细化。2.正确把握出箱时间，尽量提前出箱与外界空气接触，加快固体铸件冷却，也可有效阻止晶粒粗大，提高耐磨强度。3.高温出炉、低温浇注、缩短浇注时间。4.浇注完毕后，揭开上箱顶部封闭膜一部分，让冷气流进入加速凝固过程。以上几点在生产过程中也得到了验证，对于今后有更好的工艺方法，我们还会共同分享。最近笔者在某厂用V法生产出大型颚板，其重量为6780kg，铸造工艺、有产品、内外质量良好，超过了自硬（水玻璃）石传统工艺。经过探测，内在无缩松、金相组织、晶粒化学元素配比均达到了产品质量要求。生产方法如下：1.涂料配比 ①300目锆英粉（含量65%以上）30%+300目镁橄榄20%+桂林6号（醇基强瓷）50%②桂林6号（醇基）60%+锆英粉40%2.吸膜铸造膜选武汉恒德刘德汉先生研制的低碳铸造膜，烘烤时间短、延伸率高、封闭效果好是铸造颚板之上品。3.浇注高温出炉，低温浇注，出炉温度一般在1520℃浇注温度控制在1440～1480之间，最好不超1480℃，浇注速度与传统铸造基本相符。V法铸造工艺基本上以一些壁厚的大型高锰钢铸件，如大型圆锥式破碎机的轧臼壁和破碎壁，大型颚板铸造工艺设计必须要较大数量的外冷铁以加强铸型的冷却速度，虽然是冷铁，但冷铁的温度应保持在25～30℃，否则，铸件出现裂纹的几率会增大。当高锰钢金属液在高温下猛然遭遇20℃以下的冷却刺激，迅速凝固，将会产生晶粒瞬间细化，细化过程中出现晶粒与晶粒之间间隙增大，增大的间隙连接在一起经过剧烈收缩产生裂纹，这种裂纹在V法上很常见，在传统铸造上很少，在V法上称为热裂，一般裂相温度大约在1200～1300℃之间，刚达到固相状态（刚凝固），冷裂在V法上一般在6500左右，其原因是磷在钢中以磷共晶形式存在，二元磷共晶为（Fe•Mn）3P+Y，熔点1005℃，三元磷共晶为（Fe•Mn）3C+Y，熔点950℃。由于熔点低，最后凝固，存在 于枝晶间，在产生热裂的情况下仍属于液态毫无强度，促进枝晶间裂纹萌生，当P>0.06时，磷对高锰钢热裂严重，当磷由0.06增加至0.09时热裂严重，当时看不出，一旦铸件出箱温度降低至650℃以下裂纹产生，V法铸造中无论热裂和冷裂其危险系数是传统铸造的几倍甚至十倍。总而言之，V法铸造对裂纹防止，不仅是外冷铁有一定的余温，硫磷含量的控制也首当其中，随着技术发展工艺空间也广阔起来。以下为熔炼、热处理的叙述，三者工艺熔炼首当其中，共同点都很相似不再多写。七、高锰钢的熔炼工艺守则1、适用范围本工艺守则适用于中频炉(碱性炉衬)熔炼浇注高锰钢、超高锰钢锤头，衬板及齿板等高冲击耐磨铸件。2、作前的准备(1)操作工在进人工作岗位前首先要穿戴好劳动保护品；(2)准备好各种工具：样杯、取样工具、打渣耙子、捣料杆；(3)造渣剂、集渣剂、变质剂、脱氧剂、调整成分合金必须烘烤干燥；(4）检查钢水包，炉体状态，均应完好；(5)称重器具应符合使用要求；(6)检查测温仪处事良好状态；(7)检查中频炉设备，使其保持正常运转。3、化学成分(表3)表3化学成分（%） 4、原材料(1)回炉料 回炉料使用同牌号的废铸件，浇冒口，同牌号的“铸余”，按牌号严格区分存放，不允许有粘砂.如果带有粘砂，应做必要的技术处理后入炉，块度最大不超过300mm。(2)废钢 必须是干净碳素钢，对化学成分要求P<0.03％,S<0.03％,Si<0.4％，并保持钢料于燥，使用前取代表性废钢化验复检，作为配料计算依据。(3)铁合金 每批铁合金进厂必须附有厂家提供的合格证，并化验复检，合格后入库；每批铁铁合金必须根据不同牌号、不同批次分开堆放作好明确标识。(4)造渣剂 造渣剂选择为CaO及CaF2粒度≤20mm,必须保持干燥；须用厚塑料袋密封存放，不得破损；使用前转入专用密封容器，取用完立即密封好。(5)脱氧剂：①硅钙(Ca-Si)合金，含Ca量28-31，含Si量60,粒度，块3-8mm,粉70目-1mm；②纯铝，按GBll96-83国标中一级要求采购，形状，铝丝或铝块。 (6)变质剂稀土硅铁合金l#(含20％-22％Re)，按GB4137-84国标中FeSiRe21标准采购，粒度0.5-5mm,使用前必须烘烤干燥。5、配料(1)高锰钢、超高锰钢配料规定：回炉料(本钢种)的加入量不得超过总钢水量30％；其余新炉料70％，不得使用粘砂严重，带油污、泥砂严重的炉料。必要时须采取技术处理后使用。(2)操作人员要清楚掌握炉料的化学成分：回炉料、废钢、各种铁合金等，不得使用没有化验分析过的炉料。(3)要掌握好熔炼过程各元素的烧损和控制回收技术。(4)根据上述要求，应进行认真的配料计算，并结合炉前化验结果不断提高控制化学成分的操作水平。6、熔炼工艺1）装料(1)装料操作无论冷料热料都应轻轻放入炉内，以防冲击损伤炉衬。(2)装料顺序：①底部先加入2％(钢水重量的百分比)、粒度≤20mm的底渣，底渣CaO80％,CaF220％；②废钢-回炉料钼铁-高碳铬铁-高碳锰钢（减去预脱氧所需之余量)，随炉加入；③电解锰-合金化时加入；④钛铁-出钢前经脱氧后加入；⑤变质剂-出钢后钢水包中加入。(3)装料原则：底渣上先装小料或熔点低的料，以尽快形成熔池，大块回炉料置于坩埚的中部或中上部，有利于顺利熔化，装料应“下紧上松”，大小搭配，密实，防止搭桥，便于捅料。 2）熔化(1)开始送电5～8分钟内供电60％左右功率，待电流冲击变稳定后，将功率调大快速熔化。熔化过程中为防止钢料“架桥”应不断捅料，陆续加料，直到全熔。(2)底渣熔化，钢液表面形成适当的渣层覆盖，可减少热损失、保护钢液面，减少金属氧化吸气，还能部分脱P、脱S；随时观察，用CaF调整渣的粘稠度至正常。(3)整个熔炼过程，不允许钢液面裸露在空气中，如有裸露应及时添加一些碱性渣将其覆盖。(4)炉料化清后，1400℃时，用集渣剂扒净熔渣，重新造碱性渣、升温。(5)当钢液温度升到1540℃时进行预脱氧，预脱氧先加高碳锰铁0.2％，再加Ca-Si块0.1％(钢水重量的百分比)，(如需调硅，可先加高碳锰铁0.1％，再加硅铁0.05％-0.1％，最后加Ca-Si块0.1％)；加入顺序：先Mn后Si，再Ca-Si,以减少夹杂物，净化钢液。(6)预脱氧后可取熔毕样送化学分析，取样前对钢液进行搅拌，探炉底，确认各种炉料(尤其是高熔点铁合金)全部化清，再取样送分析(全分析)；化学分析取样部位：插到钢液深150mm左右处(化学分析取样注意点下同)。3）精炼—脱氧，升温，合金化(1)升温、脱氧：在升温过程中不断调正碱性渣的粘度，观察渣的流动性和熔点，并在渣面上加少许Ca-Si粉(加入量为0.1％—0.2％)，或其他Fe-Si粉、AL粉对钢液扩散脱氧(调正渣的粘度也可用少量CaF2或耐火砖废碎块粒)。 (2)合金化：温度升高后，1540℃可合金化加电解锰，应该分期分批逐次加入，每次的加入量和熔化速度相匹配，不可因加入量过大，容易“沉底”，造成成分控制偏差，加入的合金不要与渣液相接触，否则影响回收率。(3)加电解锰时，先期只加入粗算量的85％-90％，待第一次化验结果出来后再计算，决定还加不加或加多少。(4)电解锰加完后，进行搅拌钢液，使之均匀；取样，根据结果做最终调正。电解锰必须在出钢前8分钟内加完，如果钢液温度已到出钢温度则必须降低功率，待合金元素加完再调正温度出钢。钛铁一经脱氧后，出钢前2分钟加入。(5)当钢液温度达1500℃左右时，应继续对渣面进行扩散脱氧(并根据需要决定是否换渣)，使渣的颜色变浅、变白，合金元素调整完毕，温度合适，进行终脱氧，插AL0.10％(钢水重量的百分比)，继续送电2分钟即可出钢。4）出钢(1)出钢前要求：化学成分合格，脱氧良好(取样看脱氧)，出钢温度1520～1550℃。采用测温枪测温度，炉前不好测温时，可以用炉前读秒法，结膜时间控制在20-24秒，温度为1380-1420℃。(2)钢水包提前清理干净，烘烤至红色≥700℃。(3)停电出钢。(4)钢渣混出，钢水包内放置经烘烤过的0.2％Ca-Si及0.3％稀土硅铁合金(加入量为钢水重量的百分比)；Ca-Si含Ca28％～31％，含Si60％，粒度3～8mm；稀土硅铁合金1号，含20％～22％Re， 粒度0.5～5.0mm；均用冲入法变质处理。(5)变质后钢水镇静4～8分钟(最好控制在5～6分钟)。(6)镇静后取成品样化学分析。再次检查钢水脱氧情况，观察脱氧是否良好，脱氧良好时圆杯试样应收缩凹形状，否则需要进行一次插AL(铝)脱氧，加入量0.15％～0.25％(钢水重量百分比)。(7)浇注时对钢液面进行挡渣浇注。高锰钢铸件的冶炼方法：用废钢、锰铁、铬铁为原料，用中频感应电炉冶炼，首先加废钢，熔化后加铬铁，全部熔化后加锰铁，温度升到1580～1600℃停炉，出炉温度在1520～1560℃之间，浇包内放铝0.05％～0.10％脱氧，然后进行浇注，浇注温度在1410～1450℃之间。5）浇注(1)掌握好钢水镇静4～7分钟（最好控制在5～6分钟)内开始浇注，如钢水包内镇静超过10分钟，需增加插铝0.1％脱氧。(2)浇注温度：大锤头，大衬板(高锰钢)浇注温度为1395-1415℃；消失模生产的铸件浇注温度为1430-1450℃。(3)浇注速度：慢-快-慢，充型中期浇注速度快，后期应慢一些。(4)注意型内挡渣措施。(5)及时补浇冒口和砂型引气，点火。6）高锰钢铸件开箱时间高锰钢铸件浇注后要适时松箱，以免阻碍铸件收缩。高锰钢铸件导热性能差，收缩大，铸态强度低，铸造应力大所以落砂出箱时间要比碳钢长。中小件4～12小时，大型件14～30小时。7）高锰钢铸件浇冒口切割及铸件焊补 (1)切割：高锰钢铸件浇冒口采用可移动的悬挂式砂轮机切割；许多单位习惯用氧乙炔切割，最好在热处理后一次快速切割，以减少铸件裂纹，防止碳化物重新析出；切割时要把铸件浸在水中，只露出需要切掉的部分；如果不能浸水中，应该采用流动的水对切割过的部分及时进行冷却。被切割的表面应再打磨3～5毫米，把切割时产生的微裂纹和受热影响区组织性能变坏的金属层磨掉。(2)焊补：高锰钢可以焊补，为使补焊后部位的金属仍然得到奥氏体在组织，采用Mn／C比要高并含钼的焊条：可以用交、直流焊接，由于药皮中含锰高，焊接时黄烟大，要注意环保。焊补前要把需焊处清理干净，磨掉所有微裂纹；焊条直径应小，使电流尽量小，采用短弧焊保证焊透并减少热影响区的宽度和深度。(3)直流焊接中，焊条应接电源正极，焊件必须有效地接地。反接铸件受热严重，难以焊透；交流焊接，其空载电压应不低于70伏。高锰钢焊补前已经水韧处理，焊补前不可预热；为减少热影响区采用断续分段焊补，每段长50～60毫米，分散焊补的热量。每焊一段立即锤击焊接金属，使锤击产生的压应力和焊后冷却产生的拉应力互相抵消。8）高锰钢铸件的热处理（1）热处理的基本要求A、人炉温度及升温速度：由于高锰钢导热性能差，热膨胀系数大，锤头厚度大，加热时很容易因为应力大而开裂，因此人炉温度 要低，一般在150℃入炉，均温一小时后，以80～100℃／1小时的速度升温到650-700℃保温1.5小时，可消除铸造应力，减少壁厚件内外温度差，使金属从弹性状态进入朔性状态；进入朔性状态后可以120-150℃／h的速度或随炉升温到固溶温度1080℃。B、固溶温度和保温度时间：固溶处理的温度确定是根据使碳化物充分分解，其分解产物—碳及合金元素固溶到奥氏体，并在奥氏体中扩散得到成分尽可能均匀的合金化奥氏体。一般加热到1000℃碳化物(Fe.Mn)3C即可全部分解，为了加速度分解、溶解和扩散，促进成分均匀化，固溶温度定为1050～1100℃。温度超过1050℃奥氏体晶粒开始长大，超过1150℃奥氏体晶粒粗大，出现过热组织。作为ZGMnl3Cr2VTiRE由于含有多种合金元素，形成的特殊碳化物不易分解、溶解和扩散，固溶温度可提高到1080-1120℃。保温时间根据铸件厚度、化学成分、固溶温度等因素确定。经验数据是每25毫米厚保温度1小时，加入合金元素多要延长保温时间1.5小时。C、水韧冷却水冷却的目的是得到过冷奥氏体，即把高温奥氏体组织保留到室温。根据相变分析,960℃即开始有碳化物从奥氏体中析出，因此奥氏体锰钢衬板要在960℃以上入水，由于30秒将降温度70-90℃，从打开炉门到衬板入水要控制在30秒内，保证衬板在960℃以上入水。水量应为衬板的10～12倍，水温妥低于30℃，处理后水温应小于60℃，用以保证奥氏体锰钢固溶处理每秒30℃的冷却速度。 （2）具体热处理工艺A、升温速度：从150℃开始以每小时80-100℃的升温速度，升到680℃保温1.5小时，然后以每小时120-150℃的速度升温(或随炉升温)到1080℃。B、淬火温度：在1080℃保温3-4小时，按铸件厚度每25毫米保温一小时计算，根据装炉情况适当延长保温时间。C、淬火介质：应为20-30℃流动的水，铸件要在35-40秒内入水，入水时铸件温度必须大于960℃，否则易析出碳化物使铸件开裂。升温速度每小时80-100℃是指连续升温再保温一小时，电炉15-20分钟控温表即显示到温，一定保温一小时再上调温度；使铸件内外都达到此温度；680℃保温度1.5小时使其进行充分的进行共析转变；1080℃淬火温度保温时间要根据铸件厚度和装炉情况决定,一般为3—4小时，为避免入水时间长，出炉前20分钟要提高温度200℃再出炉。高锰钢铸件采用固溶水韧处理，将其加热到1050-1100℃，保温足够时间，使铸态组织中的碳化物溶解，得到成分均匀的单相奥氏体组织；然后快速淬入水中冷却，得到过冷奥氏体固溶组织。将固溶处理的高锰钢铸件在一定温度下进行人工时效，让碳化物在奥氏休基体上弥散析出，使其形状、大小及分布合理，既不降低韧性，又提高耐磨能力。（3）高锰钢热处理参数的选择 A、入炉温度由于高锰钢导热性差，热膨胀系数大，铸态组织中有大量网状碳化物存在加热时容易因为内应力而开裂。如果铸件结构复杂，壁厚相差悬殊，铸件存在较大的铸造应力，加热时热应力铸造应力叠加，容易使铸件产生裂纹，所以要低温人炉。复杂件人炉温度应小于240℃，简单件小于400℃。厚壁件及复杂件升温速度小于50℃/小时，一般件80-100℃/小时。为了消除铸造应力在650—700℃保温1-2小时，使金属由弹性状态进入朔性状态。之后升温速度可为100～120℃/小时，甚至更快。B、淬火(固溶处理)温度和保温时间为使碳化物充分分解，使分解产物、碳与合金元素固溶人奥氏体。同时碳与合金元素在奥氏体中扩散，得到尽可能均匀的合金奥氏体，一般溶温度为1050-1100℃。温度超过1050℃时奥氏体晶粒开始长大，达到1120℃时明显长大，大于1150℃时晶粒粗大，出现过热组织。当加人Cr、Mo、V、Ti等元素时，它们与碳结合力强不易分解，尤其是TiC加热1100℃也不易分解；但过高温度使晶粒过分粗大，性能恶化，所以要控制固溶温度。保温时间：为了使碳化物充分溶解，合金元素扩散，得到成分均匀的奥氏体组织，所以要根据固溶温度化学成分、铸件结构特点等确定保温时间。一般壁厚25毫米保温1小时，加MoV、Ti等元素要延长保温时间。 冷却目的是得到过冷奥氏体，即把高温奥氏体组织保温到室温，根据相变分析,960℃开始有碳化物从奥氏体析出，为保证在960℃前入水，开炉门到入水时间要小于30秒，此时降温60-80％，热处理炉设计成台车翻转式，确保30秒入水。水池水量应为铸件的8～10倍。如5t，铸件水池要有40～50t水，并保证全部铸件都浸入水中，铸件装炉时要有空隙，并使入水后也打空隙使每个铸件都能淬透；水池要有循环水，四方有高压水喷出，或用吊篮使铸件在水中晃动，以便破坏掉铸件表面的蒸气膜，使铸件迅速淬透。水温应小于30℃,铸件出水后水温小于60℃，入水后变成马氏体，相变时体积膨胀，会使铸件在拉应力下产生裂纹在高温度-氧化。C、清整高锰钢铸件入水前必须清净粘砂，打磨掉飞边毛刺。因为粘砂会降低入水冷却速度30℃/秒，降低热处理质量；披缝飞边较薄，热处理加热后脱碳严重，高锰钢脱碳层表面碳含量可降至ω(C)0.1％～0.2％，深度达几毫米。(4）高锰钢热处理新工艺A、细化晶粒热处理将铸态高锰钢加热到550℃并保温3小时，大约有40％的奥氏体转变为珠光体，再加热到650℃保温1～2小时，然后升温到1050℃，保温后水韧固溶处理但温度不能超过1050℃，否则晶粒易长大。因为加热到550℃时部分奥氏体转变为珠光体，超过650℃ 时珠光体转变为奥氏体，此为奥氏体重结晶，在一个奥氏体晶界上形成数个晶核，转变后晶粒增多，达到细化目的。B、弥散强化热处理在奥氏体基体上弥散析出碳化物强化相，即为弥散强化。经过水韧固溶处理的高锰钢组织为单一奥氏体，对其进行加热时效，就可以使奥氏体中弥散析出碳化物。开始析出温度为125℃，但析出数量很少，随着温度升高，时间加长，碳化物在奥氏体中脱溶析出过程加快，析出数量增加。进一步升温，碳化物会积聚长大，超过400℃，碳化物又出现晶界连续网状分布，也出现晶内针状碳化物，仿佛又恢复了铸态组织。所以时效温度小于350℃，冲击韧性无变化，大于400℃冲击韧性急剧下降。C、对含有特殊碳化物形成元素Mo、V、Ti的高锰钢进行两种温度时效试验，时效温度350℃时间8小时仍然保持高冲击韧性，时效时间延长到12小时冲击韧性略有降低。时效温度450℃时间4小时，冲击韧性有所降低，时效时间超过8小时，冲击韧性急剧下降，因此对普通高锰钢时效温度必须小于400℃，时间不要超过4小时；对含有特殊碳化物形成元素Mo、V、Ti的高锰钢时效温度必须小于450℃，时间不要超过4小时，才能不降低冲击韧性，达到弥散强化，提高屈服强度，提高耐磨性的目的。热处理方法：①按正常升温速度到950℃空冷正火(或退火)，冷却至300℃以下，再升温到1050℃进行水韧固溶处理高锰钢，可使奥氏体均化和细化，提高综合性能和耐磨性。②铸态水韧处理高 锰钢，上世纪80年代以来，一些小企业或因为没有热处理设备，或为节省时间及能耗，用于小型简单浇注后，壁厚30～40毫米件12～17分钟扒砂入水，壁厚50～60毫米件28～38分钟入水，可得到基本的奥氏体组织，但不能保证在960℃以前入水，所以会有化物及其它组织析出，使冲击韧性有所降低，硬度有所提高，对于受冲击载荷小的工况，耐磨性能反而有所提高。但对大型复杂件绝对不可行，它不符合热处理常理。八、动静颚板生产工艺发展趋势(1)铸型工艺动颚板和静颚板采用砂型铸造：水玻璃石英砂用二氧化碳硬化，树脂砂等，应该在工装上采用先进工艺。采用V法生产动颚板和静颚板，尺寸准确，表面质量好，生产效率高，是今后有一定批量的中小动颚板和静颚板的发展方向之一；同时要合理设计浇冒口，在铸型加外冷铁,加悬浮剂，加内冷铁，加硬质合金柱等，细化晶粒，提高耐磨性能.积极推广铸造CAE数值模拟技术，合理确定铸型工艺，是今后铸型工艺的发展方向之一。(2)冶炼工艺严格控制化学成分，锰/碳比应大于10，含碳量为0.95％～1.2％，含硅小于0.6％，含磷量小于0.045％。采用精炼技术，如炉底吹氩气，包内吹氩气，加复合变质剂，纳米变质剂等方法，脱氧去气，去夹渣。纯净钢水，使氮，氢，氧 金属非金属夹渣极低，是冶炼工艺的发展方向；同时要严格控制出钢温度在1480-1550℃，浇注温度1390-1430℃，确保晶粒细化，晶粒度要大于2级，提高铸件耐磨性能。(3)热处理工艺要严格执行合理的热处理工艺，要有先进方便的热处理工装设备，装炉要竖立装；由于大型动颚板和静颚板铸件厚大复杂，材料采用加入强化元素的合金奥氏体锰钢，所以热处理升温速度要低，先在150℃保温1小时，之后在以60-100℃／h升到650℃，保温～3小时，之后随炉升温到1080-1100℃保温一般4-5小时(铸件每25毫米厚保温1小时，再增加1小时)。水温控制在20-30℃，动颚板和静颚板要在45秒内入水，要竖立着下水，在水中要上下左右来回摆动，冲破蒸汽膜，提高冷却效果。热处理炉采用长形钟罩式台车电炉，密封，环保，节能效果好，铸件脱碳少，使用方便，是动颚板和静颚板热处理发展的一个方向。