高锰钢 中锰钢
高锰钢中锰钢
高锰钢中锰钢
合理设计了中锰奥氏体基耐磨钢的成分，并选择合适的水韧处理工艺来获得一种介稳的单相奥氏体组织，在此组织基础上进行不同的等温热处理工艺，获得一定量的马氏体，以提高基体的初始硬度，又不恶化其冲击韧度。再通过与高锰钢(Mn13)在同等工况条件下进行耐磨性模拟对比试验，来选择适合中锰钢在中、低冲击磨料磨损条件下使用的热处理工艺和组织。同时对试样进行了金相组织观察及力学性能测试。
关键词：中锰钢；热处理；耐磨性
耐磨奥氏体锰钢最早于1882年由英国冶金学家Hadfield发明，其基本成分为：11%～14%Mn，1.0%～1.4%C。这种高锰钢在水淬后具有高韧性、高冷作硬化能力，在高冲击载荷下使用，耐磨性好。但它同时也存在一些缺点，主要是屈服强度较低和在较小载荷下使用加工硬化能力不足等。为解决这些不足，主要采取两种办法：一是加入某些合金元素，在奥氏体基体上形成细小弥散分布的第二相粒子，来提高钢的屈服强度；二是降低奥氏体的稳定性，在磨粒作用下诱发马氏体相变，提高加工硬化效应，提高耐磨性。
介稳奥氏体中锰钢正是通过降低含C、Mn量来降低奥氏体的稳定性，并通过添加少量的合金元素铬来提高钢的屈服强度。这种介稳的奥氏体无论是温度变化或塑性变形都有可能诱发马氏体相变。
1 试验原理与方法高锰钢中锰钢
1.1 化学成分的设计依据
由图1[1]可看出，一定的锰、碳配比可使合金经水韧处理后在室温处于单相奥氏体组织，如Mn含量在8%～10%、C含量在0.5%～0.8%时，合金在室温下处于γ相区，但同时由于它靠近γ＋α相区，这种奥氏体的稳定性低，易于诱发马氏体相变。我们以Ms点在-20～-30℃，Md≥Ms＋(50～100℃)，即在室温附近为出发点，进行碳、锰等成分的设计，同时添加少量的合金元素铬，来提高中锰钢的屈服强度。
图1 Fe-Mn-C相图(20℃)(950～1100℃，水淬)
1.2 化学成分
中锰钢的设计成分如表1所示。
表1 中锰钢设计化学成分(质量分数)w(%)
根据经验公式[2]：
Ms(℃)＝550-361[C]-39[Mn]-35[V]-20[Cr]-17[Ni]-10[Cu]-5[Mo＋W]＋15[Co]＋30[Al]
经对设计钢的Ms、Md估算，1号钢Ms点约为-24℃；2号钢Ms点约为-21℃；3号钢Ms点约为-22℃。Md点均在室温附近，符合设计要求。
1.3 冶炼及锻造
冶炼是在碱性炉衬中频感应炉中进行的。熔炼后钢水浇入预先制好的干砂型中，再经锻造、机加工制成金相试样、冲击试块、拉伸试样及耐磨损试样。
1.4 水韧处理
高锰钢Mn13的固溶处理温度为1050～1100℃。中锰钢在降低含碳、锰量的同时也添加了一定量的合金元素，但由于加入量较少，因此其固溶处理温度基本同于高锰钢，但加钼钢种由于铸态组织中存在大量碳化物，需增加在1150℃保温15～20min。
升温速度在T＜500℃时为100℃／h，为防止奥氏体中析出较多的碳化物和大量分解为共析组织，在500～700℃之间快速升温(200℃／h)，在700℃之后升温速度为100℃／h，到温保温1.5～2h。为了防止再次析出碳化物，出炉时试样入水温度不得低于950℃。
1.5 等温热处理
试样经水韧处理后，为单相奥氏体组织，其硬度较低(180～220HV)，为此需将试样进行等温热处理，以析出一定量的强化相，来提高试样的初始硬度和耐磨性。本试验采用了两种不同的热处理工艺：①分级等温亚温处理工艺[3]包括两个阶段：第一阶段的中温等温工艺，即将试样加热至550℃，保温2～3h，出炉水冷；第二阶段的亚温等温工艺，将试样继续升温至680～700℃保温2～2.5h后出炉水冷。中锰奥氏体在550℃经保温处理，此时奥氏体将发生珠光体转变，若奥氏体未转变完全，水冷过程将发生部分马氏体转变，因此，中温处理后得到的组织
为：珠光体、马氏体和残留奥氏体。然后再升温至680～700℃区间，这时原有的珠光体发生粒化，另一部分珠光体重新转变成奥氏体，其相对量和含碳量取决于加热温度；冷却时，这种奥氏体将转变为屈氏体和马氏体，此外还会残留部分奥氏体组织。这样，便可得到由珠光体、屈氏体、马氏体及残留奥氏体所组成的多相组织；②二次回火处理工艺将水韧处理后的钢入炉经500℃等温2h，出炉水冷；再重新入炉，经380℃保温2h，出炉水冷。
水韧处理后的中锰钢得到单一的奥氏体组织，经一次回火后，在奥氏体晶界附近，可析出许多碳化物及马氏体组织，此时奥氏体转变还未完成，一部分奥氏体将残留下来。再将其升温至380℃，等温2h，碳化物形态发生改变，所得的组织将是奥氏体基体上均布的粒状碳化物及马氏体。
1.6 力学性能测试
包括拉伸试验和冲击试验，拉伸试样采用 10mm的圆棒型长试样，冲击试样尺寸为(10×10×55)mm，无缺口。
1.7 冲击磨料磨损试验
冲击磨料磨损试验是在改装的MM-200型磨损试验机上进行的，经自制上试样夹具，所用试样为(10×10×10)mm小方样。上试样夹具示意图如图2所示。
图2 磨损夹具示意图
在磨损过程中用一固定好的光滑漏斗均匀地往两磨损面之间注入人造石英砂，石英砂大约为8～10目。为保证该磨料的性能稳定，流速平稳，经一定时间磨损后，去掉磨碎的粉尘，再掺入新的石英砂。并采用多冲间歇磨损方式，模拟在冲击载荷作用下间歇磨料磨损行为。
磨损试验开始前，先在万分之一的分析天平上称取上试样质量，开机磨损1h后，取下试样，经水冲洗并用丙酮洗净干燥后再次称重。对其经一定时间磨损后的失重值进行统计，绘制成磨损量与时间曲线，并计算相对耐磨性(与Mn13钢对比)大小，通过此方法来测试所研制的中锰钢在铸态、水韧态及不同热处理条件下耐磨性与高锰钢在同等工况条件下的对比情况。该试验的工作示意图如图3所示。
图3 磨损工作示意图
1.8 技术路线
化学成分设计→冶炼锻造→送机加工→水韧处理→等温热处理→性能测试→耐磨性对比试验
2 试验结果与分析
2.1 化学成分分析及组织观察
经化学分析中心分析，该批试验钢化学成分如表2所示。
表2 试验钢实际化学成分(质量分数)w(%)
因1号与3号化学成分基本相近，本次试验抽取其中的3号与2号作为试验钢种。
图4为中锰钢水韧化处理后的单一奥氏体组织，2、3号钢水韧化处理后再进行分级等温亚温工艺处理后组织为粒状珠光体、马氏体、碳化物及奥氏体组织(如图5、6)。水韧化＋二次回火工艺处理后组织为奥氏体、粒状碳化物及马氏体组织(见图7、8)
图4 中锰钢水韧化处理组织×250单一奥氏体
图5 2号钢550℃×2.5h＋700℃×2h，水冷×250粒状珠光体、马氏体、碳
化物及奥氏体
图6 3号钢550℃×2.5h＋700℃×2h，水冷×250
粒状珠光体、马氏体、碳化物及奥氏体
图7 2号钢500℃×2h水冷＋380℃×2h水冷
奥氏体、粒状碳化物及马氏体×250
图8 3号钢500℃×2h水冷＋380℃×2h水冷
奥氏体、粒状碳化物及马氏体×250
2.2 力学性能测试结果 (高锰钢中锰钢)
表3、4为2、3号钢相应的力学性能测试结果，可以看出，2号样经分级处理后aK值(105.8J／cm2)和σb值(548.8MPa)均较高，说明其综合力学性能较3号样好。2号样经分级处理后的显微硬度494HV0.1也较其经水韧处理后的显微硬度213HV0.1要高得多。
表3 不同状态下试样的a
值／J.cm-2
K
值／MPa
表4 试验钢不同状态下σ
b
2.3 耐磨性试验结果
二次回火态的相对耐磨性：2号样为135%，3号样为118%，Mn13为100%，可见
2号样经二次回火后相对耐磨性比Mn13钢提高了35%，而3号样则提高18%。
分级处理态的相对耐磨性：2号样为153%，3号样为120%，Mn13为100%，可见2号样经分级处理后相对耐磨性比Mn13钢提高了53%，而3号样则提高了20%。
经分级处理后的钢得到的组织是由珠光体、屈氏体、马氏体及奥氏体所组成的多相组织，这种组织既有好的韧性，又有较高的屈服强度，其初始硬度也较高(465～494HV)。二次回火态由于弥散的碳化物及马氏体提高了初始硬度，耐磨性较Mn13钢也有所提高。
中锰钢试样经磨损后，磨损断面组织可出现大量孪晶、滑移线，并且滑移线交叉出现。经对中锰钢样进行较小力的锤击试验，观察其变形面组织，可发现有形变马氏体α′出现。分别见图9、10、11。而Mn13钢在相同工况条件下出现加工硬化现象不明显，磨损后组织仍为奥氏体，有部分滑移线，无孪晶和形变马氏体出现，因此其耐磨性较中锰钢差。
图9 中锰钢2h磨损试验后磨损面上的交叉滑移线×400
图10 中锰钢4h磨损试验后磨损面上的孪晶组织×250
图11 中锰钢经小锤锤击50次后磨损面出现
的形变马氏体组织×250
2.4 中锰钢中的等温马氏体
中锰钢水韧处理后经450～625℃等温保温一段时间，冷却后将出现等温马氏体。等温过程是成分扩散和固溶体成分发生改变的过程。保温时间的长短对随后冷却时马氏体相的多少有影响。在一定时间范围内，随保温时间延长，马氏体量将增加。图12、13分别是500℃保温5h和500℃保温10h后得到的组织。
图12 2号钢500℃×5h水冷后组织×250
奥氏体、针状马氏体及屈氏体
图13 2号钢500℃×10h水冷后组织×250
奥氏体、针状马氏体及屈氏体
3 结论
(1) 经试验得出中锰钢合适的成分范围w(%)为：0.60～0.65C，7.5～8.5Mn，
1.0～1.5Cr，0.1～0.3Mo，0.3～0.6Si，＜0.06S、P；
(2) 为保证中锰钢水韧化后得到单一奥氏体组织，固溶温度宜选择1050～1100℃，保温时间1.5～2h，含钼钢另加15～20min的1150℃保温过程，钢出炉入水温度不低于950℃；水韧化后采用分级等温亚温处理(550℃，保温2～3h；700℃，保温2.5h)，可得到较高耐磨性(与Mn13钢在同等中低载荷冲击条件下比较)和较好力学性能的多相弥散组织。
(3) 中锰钢水韧后经分级等温亚温处理，得到由珠光体、屈氏体、马氏体和奥氏体所组成的多相组织，其力学性能指标为：含钼钢硬度为494HV0.1，aK值为105.8J／cm2，σb值为548.8MPa；不含钼钢硬度为465HV0.1，aK值为62.8J／cm2，σb值为：462.6MPa。相对耐磨性含钼钢为1.53；不含钼钢为1.20；Mn13钢为1.00。
(4) 中锰钢经磨损后，磨损表面可出现大量孪晶、滑移线，经小锤锤击试验，有形变马氏体形成。
热处理工艺规范(最新)
华尔泰经贸有限公司铸钢件产品热处理艺规范 随着铸造件产品种类增多，对外业务增大，方便更好的管理铸造件产品，特制定本规定，要求各部门严格按照规定执行。 1目的： 为确保铸钢产品的热处理质量，使其达到国家标准规定的力学性能指标，以满足顾客的使用要求，特制定本热处理工艺规范。 2范围 3术语 经保温一段时间后， 经保温一段时间后， 3.3淬火：指将铸钢产品加热到规定的温度范围，经保温一段时间后， 快速冷却的操作工艺。 3.4回火：指将淬火后的铸钢产品加热到规定的温度范围，经保温一 段时间后出炉，冷却到室温的操作工艺。 3.5调质：淬火＋回火 4 职责
4.1热处理操作工艺由公司技术部门负责制订。 4.2热处理操作工艺由生产部门负责实施。 4.3热处理操作者负责教填写热处理记录，并将自动记录曲线转换到 热处理记录上。 4.4检验员负责热处理试样的力学性能检测工作，负责力学性能检测 结论的记录以及其它待检试样的管理。 5 工作程序 5.1 错位炉底板应将其复位后再装， 5.2 对特别 淬铸件应控制入水时间，水池应有足够水量，以保证淬火质量。 5.5作业计划应填写同炉热处理铸件产品的材质、名称、规格、数量、 时间等要素，热处理园盘记录纸可多次使用，但每处理一次都必须与热处理工艺卡上的记录曲线保持一致。 6 不合格品的处置 6.1热处理试样检验不合格，应及时通知相关部门。
6.2技术部门负责对不合格品的处置。 7 附表 7.1碳钢及低合金钢铸件正火、退火加热温度表7.2碳钢及低合金钢铸件退火工艺 7.3铸钢件直接调质工艺 7.4铸钢件经预备热处理后的调质工艺 7.5低合金铸钢件正火、回火工艺
高锰钢分类及简介
一、高锰钢分类及简介 1、高锰钢的来源 1882年第一次获得奥氏体组织的高锰钢，1883年英国人哈德菲尔德(R．A．Hadfield)取得了高锰钢专利。高锰钢依其用途的不同可分为两大类： 2、耐磨钢 这类钢含锰10％～15％，碳含量较高，一般为0.90％～1.50％，大部分在1．0％以上。其化学成分为(％)： C0．90～1．50Mn10.0～15．0 Si0．30～1.0 S≤0.05 P≤0.10这类高锰钢的用量最多，常用来制作挖掘机的铲齿、圆锥式破碎机的轧面壁和破碎壁、颚式破碎机岔板、球磨机衬板、铁路辙岔、板锤、锤头等。 上述成分的高锰钢的铸态组织通常是由奥氏体、碳化物和珠光体所组成，有时还含有少量的磷共晶。碳化物数量多时，常在晶界上呈网状出现。因此铸态组织的高锰钢很脆，无法使用，需要进行固溶处理。通常使用的热处理方法是固溶处理，即将钢加热到1050～1100℃，保温消除铸态组织，得到单相奥氏体组织，然后水淬，使此种组织保持到常温。热处理后钢的强度、塑性和韧性均大幅度提高，所以此种热处理方法也常称为水韧处理。热处理后力学性能为：σb615～1275MPa σ0.2340～470MPa ζ15％～85％ψ15％～45％ aKl96～294J／cm2 HBl80～225 高锰钢经过固溶处理后还会有少量的碳化物未溶解，当其数量较少符合检验标准时，仍可使用。 奥氏体组织的高锰钢受到冲击载荷时，金属表面发生塑性变形。形变强化的结果，在变形层内有明显的加工硬化现象，表层硬度大幅度提高。低冲击载荷时，可以达到HB300～400，高冲击载荷时，可以达到HB500～800。随冲击载荷的不同，表面硬化层深度可达10～20mm。高硬度的硬化层可以抵抗冲击磨料磨损。高锰钢在强冲击磨料磨损条件下，有优异的抗磨性能，故常用于矿山、建材、火电等机械设备中，制作耐磨件。在低冲击工况条件下，因加工硬化效果不明显，高锰钢不能发挥材料的特性。 中国常用的高锰钢的牌号及其适用范围是：ZGMn13—1(C 1.10％～ 1.50％)用于低冲击件，ZGMn13—2(C1.00％～1.40％)用于普通件， ZGMn13—3(C0.90％～1.30％)用于复杂件，ZGMn13-4(C0.90％~1.20％)用于高冲击件。以上4种牌号钢的锰含量均为11.0％～14.0％。 在冲击载荷作用的冷变形过程中，由于位错密度大量增加，位错的交割、位错的塞积及位错和溶质原子的交互作用使钢得到强化。这是加工硬
高锰钢与超高锰钢铸件生产技术要点
高锰钢与超高锰钢铸件生产技术要点在高能量冲击的工作条件下，高锰钢与超高锰钢铸件的应用范围是广阔的。许多铸造厂，对生产此类钢种铸件缺乏必要的认识。现对具体操作做简要的说明，供生产者参考。 1化学成分 高锰钢按照国家标准分为5个牌号，主要区别是碳的含量，其范围是％－％。受冲击大，碳含量低。锰含量在％－％之间，一般不应低于13％。超高锰钢尚无国标，但锰含量应大于18％。硅含量的高低，对冲击韧度影响较大，故应取下限，以不大于％为宜。低磷低硫是最基本的要求，由于高的锰含量自然起到脱硫作用，故降磷是最要紧的，设法使磷低于％。铬是提高抗磨性的，一般在％左右。 2炉料 入炉材料是由化学成分决定的。主要炉料是优质碳素钢（或钢锭）、高碳锰铁、中碳锰铁、高碳铬铁及高锰钢回炉料。这里特别提醒的是有人认为只要化学成分合适，就可以多用回炉料。这个认识是有害的。某些厂之所以产品质量不佳，皆出于此。不仅高锰钢、超高锰钢，凡是金属铸件，绝不可以过多的使用回炉料，回炉料不应超过25％。那么，回炉料过剩该如何只要把废品降到最低，回炉料就不会过剩。3熔炼 这里着重讲加料顺序，无论用中频炉，还是电弧炉熔炼，总是先熔炼碳素钢，而各类锰铁和其他贵重合金材料，要分多次，每次少量入炉，贵重元素在最后加入，以减少烧损。料块应尽量小些，以50－80mm
为宜。熔清后，炉温达到1580－1600℃时，要脱氧、脱氢、脱氮，可用铝丝，也可用Si-Ca合金或SiC等材料。将脱氧剂一定压到炉内深处。金属液面此时用覆盖剂盖严，隔断外界空气。还要镇静一段时间，使氧化物、夹杂物有充足时间上浮。然而，不少企业，只将铝丝甚至铝屑，撒在金属液面上，又不加覆盖，岂不白白浪费！在此期间，及时用中碳锰铁来调整锰与碳的含量。 钢液出炉前，将浇包烘烤到400℃以上是十分必要的。在出炉期间用V-Fe、Ti-Fe、稀土等多种微量元素做变质处理，是使一次结晶细化的必要手段，它对产品性能影响是至关重要的。 4炉料与造型材料 要延长炉龄，当分清钢种与炉衬的属性。锰钢属碱性，炉衬当然选用镁质材料。捣打炉衬要轮番周而复始换位操作。添加炉衬材料不可过厚，每次80毫米左右为宜，捣毕要低温长时间烘烤。如提高生产效率，笔者建议采用成型坩埚（沈阳力得厂和恒丰厂均有成品出售），从拆炉到装成，不用1小时，即可投入生产，同时成型坩埚对防穿炉大有裨益。当然，炉龄的长短与操作者大有关系。不少操作者像掷铅球的运动员一样，把炉料从三四米之外投入炉内，既不安全又伤炉龄，应将炉料置于炉口旁预热，然后用夹子慢慢地将炉料顺炉壁放入。 造型材料和涂料也应与金属液属性相一致，或者用中性材料（如铬铁矿砂、棕刚玉等）。若想获得一次结晶细化的基体，采用蓄热量大的铬铁矿砂是正确的，尤其是消失模生产厂，用它将克服散热慢的缺点。5铸造工艺设计
高铬铸铁热处理工艺
高铬铸铁热处理工艺 化学成分:C2.05，Si1.40，Mn0.78，Cr26.03，Ni0.81，Mo0.35 1、常用的高铬铸铁的热处理工艺是加热到950~1000℃，经保温空冷淬火后再进行 200~260℃的低温回火。 2、2、高温团球化处理1140~1180℃保温16h空冷却，可以明显提高冲击韧度和耐磨性能。 高温团球化处理可使碳化物全部呈团球状，可消除或减少大块状和连续网状碳化物对基体的隔裂作用，经团球化的碳化物受到更加均匀的基体支撑，特别受到一定数量的奥氏体的支撑。如果适当减少保温时间，对薄截面零件也可以取得效果。该工艺的不足是工艺消耗热能较多。 加热到1050℃，经保温空淬火后再进行550℃的回火,效果会怎么样? 要控制加热速度，最好在650? ?? ?750? ?? ?? ? 850? ?? ? 时保温一定时间。我以前做过，正火就可以了。硬度能做到61----65HRC 成熟工艺是：铸造后软化退火，便于加工，加工后空冷淬火加低温去应力回火。使用硬度一般要求为HRC58-62，多用于比如渣浆泵零部件等耐磨易损件。 我们这里是高铬生产基地，一般提供Cr24，Cr26，Cr28，Cr15Mo3等，价格是不便宜的。价格要包括中间的软化退火和精加后的淬火及回火。楼主的材料应该叫Cr26 做高铬磨球的，Cr%=10.2~10.5%，C%=2.2~2.7%，Si、S双零以下，要求硬度HRC>58 我们现在用的是淬火液淬火，淬火工艺参数是：650度保温2小时，升温到960度保温3.5小时淬火；回火温度380~400，保温4~6小时。磨球规格φ40-φ80。 工艺是1050淬火+250~350回火 金属耐磨材料在水泥企业的研究和应用 [摘要] 本文从金属耐磨材料的概述、水泥企业常用的耐磨材料以及根据磨损原理具体的选用金属耐磨材料,对金属耐磨材料进行了研究、分析,对其他选用金属耐磨材料给予一定的参考和借鉴。 [关键词] 金属耐磨材料水泥企业研究应用 一、金属耐磨材料的概述 材料的耐磨性不仅决定于材料的硬度Hm,而且更主要的是决定于材料硬度Hm和磨料硬度Ha的比值。当Hm/Ha比值超过一定值后,磨损量便会迅速降低。 当Hm/Ha≤0.5-0.8时为硬磨料磨损,此时增加材料的硬度对材料的耐磨性增加不大。 当Hm/Ha>0.5-0.8时为软磨料磨损,此时增加材料的硬度,便会迅速地提高材料的耐磨性。 金属耐磨材料一般都指的是耐磨钢,能抵抗磨料磨损的钢。这类钢还没有成为一个完全独立的钢种,其中公认的耐磨钢是高锰钢。 二、水泥企业主要使用的耐磨钢
高锰钢分类及简介
高锰钢分类及简介 一、高锰钢分类及简介 、高锰钢的来源1年英国人哈德菲尔德1883 1882年第一次获得奥氏体组织的高锰钢，
取得了高锰钢专利。高锰钢依其用途的不同可分为两大Hadfield)A．(R．类：、耐磨钢2％，大部1.500.90％～10％～15％，碳含量较高，一般为这类钢含锰 )％：．0％以上。其化学成分为(分在10 15．1．50Mn10.0～ C0．90～这类高锰钢的用量最多，常用来制作30～1.0 S ≤0.05 P≤0.10 Si0． 挖掘机的铲齿、圆锥式破碎机的轧面壁和破碎壁、颚式破碎机岔板、球磨机衬板、铁路辙岔、板锤、锤头等。上述成分的高锰钢的铸态组织通常是由奥氏体、碳化物和珠光体所组 成，有时还含有少量的磷共晶。碳化物数量多时，常在晶界上呈网状出现。因此铸态组织的高锰钢很脆，无法使用，需要进行固溶处理。通常使用的保温消除铸态组织，～1100℃，即将钢加热到热处理方法是固溶处理，1050得到单相奥氏体组织，然后水淬，使此种组织保持到常温。热处理后钢的强度、塑性和韧性均大幅度提高，所以此种热处理方法也常称为水韧处理。％0.2340～470MPa ζ15％～85热处理后力学性能为：σb615～1275MPa σ 225 ～／cm2 HBl80％ψ15％～45 aKl96～294J高锰钢经过固溶处理后还会有少量的碳化物未溶解，当其数量较少符 合检验标准时，仍可使用。奥氏体组织的高锰钢受到冲击载荷时，金属表面发生塑性变形。形变 强化的结果，在变形层内有明显的加工硬化现象，表层硬度大幅度提高。～，高
冲击载荷时，可以达到HB500低冲击载荷时，可以达到HB300～400。高硬度的 硬化层～20mm800。随冲击载荷的不同，表面硬化层深度可达10可以抵抗冲击磨料磨损。高锰钢在强冲击磨料磨损条件下，有优异的抗磨性能，故常用于矿山、建材、火电等机械设备中，制作耐磨件。在低冲击工况条件下，因加工硬化效果不明显，高锰钢不能发挥材料的特性。％～1(C 1.10中国常用的高锰钢的牌 号及其适用范围是：ZGMn13— 用于普通件，％)％～ZGMn13—2(C1.001.40用于低冲击件，1.50％)用％~1.20)用于复杂件，％～3(C0.901.30％)ZGMn13-4(C0.90％—ZGMn13 14.0％～％。11.04于高冲击件。以上种牌号钢的锰含量均为在冲击载荷作用的冷变形过程中，由于位错密度大量增加，位错的交 割、位错的塞积及位错和溶质原子的交互作用使钢得到强化。这是加工硬 化的重要原因。另一个重要原因则是高锰奥氏体的层错能低，形变时容易马氏 体的形成和形变孪晶的产生创造了条件。常出现堆垛层错，从而为ε规成分的 高锰钢的形变硬化层中常可以看到高密度位错、位错塞积和缠结。马氏体和形 变孪晶的出现使钢难以变形，尤其是后者的作用更大。上述ε各种因素都使 高锰钢的硬化层得到很高程度的强化，硬度大幅度提高。 高锰钢极易加工硬化，因而很难加工，绝大多数是铸件，极少量用锻 14()()℃)，钢的压方法加工。高锰钢的铸造性能较好。钢的熔点低(约为50℃)，钢的导热性低，因此钢水流动性约为液、固相线温度间隔较小，(2的5倍，为 碳素钢好，易于浇注成型。高锰钢的线膨胀系数为纯铁的1．倍，故铸造时体
高锰钢工艺(学术参考)
高锰钢工艺 1．高锰钢有哪几种？其性能如何？ 锰含量约为11％～18％的钢称高锰钢。常用的铸造高锰钢ZMn13的化学成分为：Mn含量11％～14％，c含量1.0％～1.4％，Si含量0.3％～1.0％，P 含量<0.03％，S含量<0.05％。 高锰钢是一种耐磨钢，经过水韧处理的高锰钢可以得到较高的塑性和冲击韧性。所谓水韧处理，就是把钢加热到1000℃～1100℃，保温一段时间，使钢中的碳化物全部溶入奥氏体中，然后迅速冷却，使碳化物来不及从奥氏体中析出，从而保持了单一的均匀的奥氏体组织。经过水韧处理的高锰钢称为高锰奥氏 体钢。其力学性能为：σ b =980 MPa，σs=392 MPa，HB210，δ=80％，α k =2.94 MJ ／m2。 高锰钢具有很高的耐磨性，虽然它的硬度只有HB210，但它的屈服点σs 较低，只有σb的40％，因此具有较高的塑性和韧性。高锰钢在受到外来压力和冲击载荷时，会产生很大的塑性变形或严重的加工硬化现象，钢被剧烈强化，硬度显著提高，可达HB450～550，因此有了较高的耐磨性。 高锰钢可分为高碳高锰耐磨钢、中碳高锰无磁钢、低碳高锰不锈钢和高锰耐热钢。几种高锰钢的牌号和性能见表5-1。
2．高锰钢有哪些切削加工特点？ 高锰钢锰含量高达11％～18％，具有较高的塑性和韧性，在切削加工中有以下特点： (1)加工硬化严重：高锰钢在切削过程中，由于塑性变形大，奥氏体组织转变为细晶粒的马氏体组织，从而产生严重的硬化现象。加工前硬度一般为 HB200～220，加工后表面硬度可达HB450～550，硬化层深度0.1～0.3 mm，其硬化程度和深度要比45号钢高几倍。严重的加工硬化使切削力增大，加剧了刀具磨损，也容易造成刀具崩刃而损坏。 (2)切削温度高：由于切削功率大，产生的热量多，而高锰钢的导热系数比不锈钢还低，只有中碳钢的1/4，所以切削区温度很高。当切削速度Vc<50 m/min 时，高锰钢的切削温度比45号钢高200℃～250 ℃，因此，刀具磨损严重，耐用度降低。 (3)断屑困难：高锰钢的韧性是45号钢的8倍，切削时切屑不易拳曲和折断。 (4)尺寸精度不易控制：高锰钢的线膨胀系数与黄铜差不多，在高的切削温度下，局部产生热变形，尺寸精度不易控制。切削高锰钢时，应先进行粗加工，工件冷却后再进行精加工，以保证工件的尺寸精度。 3．怎样通过热处理改善高锰钢的切削性能？ 金属材料的切削性能主要取决于材料的力学、物理性能，如：强度、硬度、塑性、韧性、耐磨性及线膨胀系数等。通过热处理可以改变金属材料的力学、物理性能，从而改善其切削性能。改善高锰钢的切削性能可以通过高温回火来实现。将高锰钢加热至600℃～650℃，保温两小时后冷却，使高锰钢的奥氏体组织转变为索氏体组织，其加工硬化程度显著降低，加工性能明显改善。加工完成的零件在使用前应进行淬火处理，使其内部组织重新转变为单一的奥氏体组织。 4．切削高锰钢时怎样选择刀具材料？
耐磨高锰钢铸件的各类热处理
.耐磨高锰钢铸件的铸态余热热处理 为缩短热处理周期，可利用铸态余热进行高锰钢水韧处理。其工艺为：铸件于ll00～1180。C时自铸型中取出，经除芯清砂后，铸件温度允许冷却到900～1000。C，然后装入加热到l050。1080。C的炉内保温3～5h后水冷。该处理工艺简化了热处理工艺，减少了铸件在型内的冷N啪3,但ue产操作上有一定难度。表11—18为不同热处理工艺的高锰钢试样的力学性能。 2．耐磨高锰钢铸件的沉淀强化热处理 耐瞎高锰钢沉淀强化热处理的目的，是在加入适量碳化物形成元素(如钼、钨、钒、钛、铌和铬)的基础上，通过热处理方法在高锰钢中得到一定数量和大小的弥散分布的碳化物第二相质点，强化奥氏体基体，提高高锰钢的抗磨性能。但这种热处理工艺较复杂，并使生产成本增加。 3．耐磨高锰钢铸件的固溶热处理——水韧处理耐磨高锰钢的铸态组织中有大量析出的碳化物，因而其韧度较低，使用中易断裂。 高锰钢铸件固溶热处理的主要目的，是消除铸态组织中晶内和晶界上的碳化物，得到单相奥氏体组织，提高高锰钢的强度和韧度，扩大其应用范围。 要消除其铸态组织的碳化物，须将钢加热至1040。C以上，并保温适当时间，使其碳化物完全固溶于单相奥氏体中，随后快速冷却得到奥氏体固溶体组织。这种固溶热处理又称为水韧处理。 (1)水韧处理的温度：水韧温度取决于高锰钢成分，通常为1050～1100。含碳量高或者合金含量高的高锰钢应取水韧温度的上限，如ZGMnl3钢和GXl20Mnl7钢。但过高的水韧温度会导致铸件表面严重脱碳，并促使高锰钢的晶粒迅速长大，影响高锰钢的使用性能。图ll-25为高锰钢在1100保温2h后铸件表面碳和锰元素的变化。 (2)加热速率：高锰钢比一般碳钢的导热性差，高锰钢铸件在加热时应力较大而易开裂，因此其加热速率应根据铸件的壁厚和形状而定。一般薄壁简单铸件可采用较快速率加热；厚壁铸件则宜缓慢加热。为减少铸件在加热过程中变形或开裂，生产上常采用预先在650左右保温，使厚壁铸件内外温差减小，炉内温度均匀，之后再快速升到水韧温度的处理工艺。图ll—26为典型高锰钢件的热处理工艺规范。 (3)保温时间：保温时间主要取决于铸件壁厚，以确保铸态组织中的碳化物完全溶解和奥氏体的均匀化。通常保温时间可按铸件壁厚25mm保温lh计算。图ll—27为保温时间对高锰钢表面脱碳层深度的影响。 (4)冷却：冷却过程对铸件的性能指标及组织状态有很大的影响。 水韧处理时铸件入水前的温度在950必上，以免碳化物重新析出。为此，铸件从出炉到A水时间不应超过30s；水温保持在30度以下．淬火后最高水温不超过60度。水温较高时高锰钢的力学性能显著下降。水韧处理时水量须达到铸件和吊栏重量的8倍以上，若用非循环水需定期增加水量．暑好使用水质干净的循环水或采用压缩空气搅动池水。用吊篮吊淬时，可采用摆动吊篮的方式加速铸件的冷却。 高锰钢水韧处理多用台车式．热处理炉。铸件人水常用自动倾翻或吊篮吊淬方式。前者对大件及形状复杂的薄壁件易引起变形，淬火后铸件从水池中取出也较为困难；后者淬火后取出铸件方便，但吊篮消耗大。 4．耐磨中铬钢铸件的热处理耐磨中铬钢铸件热处理的目的，是得到高强韧性和高硬度的马氏体基体组织，以提高钢的强度、韧度及耐磨性。
高锰钢
高锰钢分为两大类，一类是耐磨钢，一类是无磁钢。这里主要涉及耐磨钢。这类钢含锰10％～15％，碳含量较高，一般为0.90％～1.50％，大部分在1．0％以上。其化学成分为(％)： C0．90～1．50Mn10.0～15．0 Si0．30～1.0 S≤0.05 P≤0.10这类高锰钢的用量最多，常用来制作挖掘机的铲齿、圆锥式破碎机的轧面壁和破碎壁、颚式破碎机岔板、球磨机衬板、铁路辙岔、板锤、锤头等。 上述成分的高锰钢的铸态组织通常是由奥氏体、碳化物和珠光体所组成，有时还含有少量的磷共晶。碳化物数量多时，常在晶界上呈网状出现。因此铸态组织的高锰钢很脆，无法使用，需要进行固溶处理。通常使用的热处理方法是固溶处理，即将钢加热到1050～1100℃，保温消除铸态组织，得到单相奥氏体组织，然后水淬，使此种组织保持到常温。热处理后钢的强度、塑性和韧性均大幅度提高，所以此种热处理方法也常称为水韧处理。热处理后力学性能为：σb615～1275MPa σ 0.2340～470MPa ζ15％～85％ψ15％～45％ aKl96～294J／cm2 HBl80～225 高锰钢经过固溶处理后还会有少量的碳化物未溶解，当其数量较少符合检验标准时，仍可使用。 奥氏体组织的高锰钢受到冲击载荷时，金属表面发生塑性变形。形变强化的结果，在变形层内有明显的加工硬化现象，表层硬度大幅度提高。低冲击载荷时，可以达到HB300～400，高冲击载荷时，可以达到HB500～800。随冲击载荷的不同，表面硬化层深度可达10～20mm。高硬度的硬化层可以抵抗冲击磨料磨损。高锰钢在强冲击磨料磨损条件下，有优异的抗磨性能，故常用于矿山、建材、火电等机械设备中，制作耐磨件。在低冲击工况条件下，因加工硬化效果不明显，高锰钢不能发挥材料的特性。 中国常用的高锰钢的牌号及其适用范围是：ZGMn13—1(C 1.10％～1.50％)用于低冲击件，ZGMn13—2(C1.00％～1.40％)用于普通件，ZGMn13—3(C0.90％～1.30％)用于复杂件，ZGMn13-4(C0.90％~1.20％)用于高冲击件。以上4种牌号钢的锰含量均为11.0％～14.0％。 在冲击载荷作用的冷变形过程中，由于位错密度大量增加，位错的交割、位错的塞积及位错和溶质原子的交互作用使钢得到强化。这是加工硬化的重要原因。另一个重要原因则是高锰奥氏体的层错能低，形变时容易出现堆垛层错，从
材料X120Mn12性能资料
zgmn13 国标的ZGMn13，也就是德标X120Mn12。几年前上海已有人开发生产了Mn13的轧制钢板，各种性能均高于ZGMn13很多。在强冲击、大压力的环境下，Mn13轧制钢板的耐磨性能非常优良。经预加工处理后的Mn13轧制钢板在无冲击或较小压力的环境下，耐磨性能也远高于进口低合金耐磨钢，当然比国产耐磨钢NM420也要强很多。而且切割焊接性能也非常好。目前在抛丸机行业应用非常广泛，价格也比几年前低了很多。 Mn13特性及适用范围： 具有高的抗拉强度、塑性和韧性以及无磁性，即使零件磨损到很薄， 仍能承受较大的冲击载荷而不致破裂，可用于铸造各种耐冲击的磨损件， 如球磨机衬板、挖掘机斗齿、破碎机牙板等。一般用于结构简单， 要求以耐磨为主的低冲击铸件，如衬板、齿板、破碎壁、轧臼壁、辊套和铲齿。 这类钢含锰10％～15％，碳含量较高，一般为0.90％～1.50％，大部分在1．0％以上。其化学成分为(％)：C0．90～1．50Mn10.0～15．0 Si0．30～1.0 S≤0.05 P≤0.10这类高锰钢的用量最多，常用来制作挖掘机的铲齿、圆锥式破碎机的轧面壁和破碎壁、颚式破碎机岔板、球磨机衬板、铁路辙岔、板锤、锤头等。上述成分的高锰钢的铸态组织通常是由奥氏体、碳化物和珠光体所组成，有时还含有少量的磷共晶。碳化物数量多时，常在晶界上呈网状出现。因此铸态组织的高锰钢很脆，无法使用，需要进行固溶处理。通常使用的热处理方法是固溶处理，即将钢加热到1050～1100℃，保温消除铸态组织，得到单相奥氏体组织，然后水淬，使此种组织保持到常温。热处理后钢的强度、塑性和韧性均大幅度提高，所以此种热处理方法也常称为水韧处理。热处理后力学性能为：σb615～1275MPa σ 0.2340～470MPa ζ15％～85％ψ15％～45％aKl96～294J／cm2 HBl80～225 高锰钢经过固溶处理后还会有少量的碳化物未溶解，当其数量较少符合检验标准时，仍可使用。奥氏体组织的高锰钢受到冲击载荷时，金属表面发生塑性变形。形变强化的结果，在变形层内有明显的加工硬化现象，表层硬度大幅度提高。低冲击载荷时，可以达到HB300～400，高冲击载荷时，可以达到HB500～800。随冲击载荷的不同，表面硬化层深度可达10～20mm。高硬度的硬化层可以抵抗冲击磨料磨损。高锰钢在强冲击磨料磨损条件下，有优异的抗磨性能，故常用于矿山、建材、火电等机械设备中，制作耐磨件。在低冲击工况条件下，因加工硬化效果不明显，高锰钢不能发挥材料的特性。中国常用的高锰钢的牌号及其适用范围是：ZGMn13—1(C 1.10％～1.50％)用于低冲击件， ZGMn13—2(C1.00％～1.40％)用于普通件，ZGMn13—3(C0.90％～1.30％)用于复杂件，ZGMn13-4(C0.90％~1.20％)用于高冲击件。以上4种牌号钢的锰含量均为11.0％～14.0％。在冲击载荷作用的冷变形过程中，由于位错密度大量增加，位错的交割、位错的塞积及位错和溶质原子的交互作用使钢得到强化。这是加工硬化的重要原因。另一个重要原因则是高锰奥氏体的层错能低，形变时容易出现堆垛层错，从
影响高锰钢力学性能的几个因素
影响高锰钢力学性能的几个因素 【摘要】论述了影响高锰钢力学性能的因素有碳化物、夹杂物、化学成分、晶粒度。经实践摸索，我们认为碳化物、夹杂物是影响高锰钢力学性能的主要因素，在检验过程中应严格控制。根据我厂实际情况，对成分控制比较严格，一般都能达到成分要求，所以对性能影响也不会太大。当不存在穿晶现象时，晶粒度对高锰钢的力学性能影响较小，在检验过程中可做为一般检验项目。 高锰钢是历史最悠久，也是世界各国通用的一种抗磨钢。这种钢适用于在重力冲击或挤压的工作条件下经受摩擦的零件，这种奥氏体钢具有加工硬化性质，在冲击或重力挤压下，其表层发生加工硬化现象，硬度比原来大幅提高，可达到450～550HBW，而冲击韧度相应有所降低。这种具有高硬度的表层使铸件具有良好的抗磨性，至于铸件的内部则由于没有受到加工硬化，仍旧保持其原有的硬度和良好的韧性。当铸件的工作表面被磨掉一层后，显露出来的新的一层又被加工硬化，而同样获得了高的硬度，由于表层具有高硬度而内部具有良好的韧性这两方面很好的结合，所以铁路道岔中高锰钢辙叉铸件就是利用这一特性制造的。为了保证高锰钢的这种力学性能，必须严格检查其关键项点，使产品保质保量，避免生产过程中出现废品。 一、高锰钢的铸态组织 含Mn=11％～14％、C=0.9％～1.4％的钢，在900℃以上时，具有单一奥氏体组织，当温度降低到约900℃以下时将有碳化物Fe3C析出，
当温度继续下降至620℃左右时，开始共析转化，并一直持续到约300℃时终了，在这样平衡条件下得到的金相组织为铁素体和碳化物。但在铸造条件下，高锰钢结晶过程中的冷却速度大于平衡条件，因此组织转变不能按平衡条件进行，而是共析转化来不及发生，得到的金相组织是由奥氏体和碳化物组成的。 二、对影响高锰钢力学性能的因素探讨 1.碳化物对高锰钢性能的影响：无论是构成网状的析出碳化物还是未熔碳化物，对高锰钢力学性能的影响非常大，使其冲击值及抗拉强度大大降低，远远低于标准规定的数值，Rm≥750MPa，ak≥147j/cm2，所以，碳化物会严重影响高锰钢的力学性能，在检查时应严格控制。 2.非金属夹杂物对高锰钢性能的影响：碳化物不仅影响高锰钢的力学性能，非金属夹杂物的含量对钢的性能也有显著影响。高锰钢由于含大量的锰，因而在钢液中会产生大量的氧化锰(MnO)，由于氧化锰在钢液中的溶解度很大，而在固态钢中的溶解度极小，因此在钢液凝固时，大量的氧化锰以非金属夹杂物的形式析出在钢的晶界上，降低钢的冲击韧度，并使铸件的热裂纹倾向增大。因为在冶炼高锰钢时，要求钢液脱氧良好，尽量降低钢液中氧化锰的含量。另外，由于非金属夹杂物的强度和塑性都很低，它们在钢液中的作用有如空洞或裂纹一样，割裂钢的本体，降低钢的性能。非金属夹杂物越多，对钢的本体割裂作用越大，显著降低钢的性能，且随着钢中夹杂物数量的增多，钢的性能大幅降低。
高锰钢辙叉焊修工艺
高锰钢辙叉焊修工艺 怀化工务段退休工程师肖国富 特别声明：本工艺虽然经过作者数十年研究实验，已经在全国铁路推广。但本文脱稿于2007年，上传于2012年，仅供同行研究参考。 第一节准备工作 一、安全注意事项 1、从事辙叉焊补的焊工应取得相应的操作许可证； 2、不焊补任何部位出现断裂的辙叉，也不焊补同一部位焊补过三次的辙叉； 3、不在风力大于5级和雨雾天进行辙叉的室外焊补作业，室外焊补人员应在上风方向作业，室内应有吸尘排烟设备，以减少烟尘锰毒对焊补人员的危害； 4、辙叉表面缺陷或磨耗，打磨后不影响行车时，可以在车速不高的线上，利用列车间隙时间焊补，但应由辙叉养护工区按《铁路工务安全规则》及有关规定办理施工手续和设置防护才能上线作业，且在作业中，要严格控制辙叉挖补尺寸，以保证能随时放行列车； 5、利用“天窗”时间线上焊补辙叉裂纹、磨耗、掉块时，也要按“天窗”作业的相关规定，办理手续和防护施工车辆； 6、线上焊补时，电焊搭铁应搭接在所焊辙叉的轨底裙边上。严禁跨过钢轨、绝缘接头及轨道绝缘处，进行搭铁和引弧，以防止破坏和影响行车信号； 7、线上“天窗”条件焊补有困难时，辙叉焊补应在线下进行，或运回工厂，在室内的水槽中施焊； 8、随时注意行车和人身安全，遵守焊接安全操作规章，按规定穿着防护用品。 二、现场焊修设备工具 1、AXQ1-200系列内燃电焊机1台，含焊钳、电缆线、面罩等附件； 2、0.35~0.4立方米、0.7~0.8兆帕（700~800千帕）内燃机驱动空压机1台，含碳弧气刨手钳、高压（氧气）气管等附件； 3、交直流两用手提式电动砂轮机或角磨机一台（建议用上海砂轮机厂生产的S1S-150型850W砂轮机，不要用其它工厂生产的580W砂轮机，否则磨不动），最近有工务段使用的博世角磨机和博世磨片也比较好； 4、电焊条干燥保温筒一个或小烘箱+保温筒； 5、接线板或多用（耐摔、防水）插座一至二个或带插座的电缆圆盘； 6、Φ22~26厘米水壶一个，约10公斤水桶一只或用钢轨钻孔用的压力式水桶； 表2-2 碳棒的规格及适用的电焊机和电流参考表 适用场地电焊机型号圆形碳棒 规格(mm) 使用电流 （A） 线场焊叉AXQ1-200 ￠ 3 150~180 ￠3.5 150~180 ￠4 150~200 ￠5 150~200（250） 工厂焊叉ZXG-400等￠7 200~350 ￠8 250~400 ￠9 350 ~400（500） 7、扳手、钳子、敲渣尖锤、钢丝刷、扁油刷、手锤、钢錾子等手工工具一套； 8、1米长钢直尺、0.05（0.5）~1.00塞尺、弦线、钢轨测温计、2~5米钢卷尺、等量具一套，
高锰钢工艺
1＜高猛钢有哪几种其性能如何 猛含量约为11%?18%的钢称高镒钢。常用的铸造高镭钢ZMnl3的化学成分为：Mn含量11%?14%, C含量％?％，Si含量％?％, P含量＜%, S含量＜%。 高猛钢是一种耐磨钢，经过水韧处理的高镭钢可以得到较高的塑性和冲击韧性。所谓水韧处理，就是把钢加热到IOOO O C?1100°C,保温一段时间，使钢中的碳化物全部溶入奥氏体中，然后迅速冷却，使碳化物来不及从奥氏体中析出, 从而保持了 单一的均匀的奥氏体组织。经过水韧处理的高镭钢称为高猛奥氏体钢。其力学性能为：O b=980MPa, σs=392 MPa, HB210, δ =80%, Qk=MJ / 高猛钢具有很高的耐磨性，虽然它的硬度只有HB210,但它的屈服点OS较低, 只有Ob的40%,因此具有较高的塑性和韧性。高镭钢在受到外来压力和冲击载荷时，会产生很大的塑性变形或严重的加工硬化现象，钢被剧烈强化，硬度显著提高，可达HB450?550,因此有了较高的耐磨性。 高镒钢可分为高碳高猛耐磨钢、中碳高猛无磁钢、低碳高猛不锈钢和高猛耐热钢。儿种高镭钢的牌号和性能见表54。 1 2. 高链钢有哪些切削加工特点 高猛钢猛含量高达11%?18%,具有较高的塑性和韧性，在切削加工中有以下特点：
(1) 加工硬化严重：高猛钢在切削过程中，山于塑性变形大，奥氏体组织转变为细晶粒的马氏体组织，从而产生严重的硬化现象。加工前硬度一般为HB200?220,加工后表面硬度可达HB450?550,硬化层深度?mm,其硬化程度和深度要比45号钢高儿倍。严重的加工*更化使切削力增大，加剧了刀具磨损，也容易造成刀具崩刃而损坏。 (2) 切削温度高：山于切削功率大，产生的热量多，而高镒钢的导热系数比不锈钢还低，只有中碳钢的1/4,所以切削区温度很高。当切削速度Vc<50 m/min 时，高镭钢的切削温度比45号钢拓200。C?250 °C,因此，刀具磨损严重，耐用度降低。 ⑶断屑困难：高猛钢的韧性是45号钢的8倍，切削时切屑不易拳曲和折断。 (4)尺寸精度不易控制：高镒钢的线膨胀系数与黃铜差不多，在高的切削温度下，局部产生热变形，尺寸精度不易控制。切削高猛钢时，应先进行粗加工，工件冷却后再进行精加工，以保证工件的尺寸精度。 3. 怎样通过热处理改善高锈钢的切削性能 金属材料的切削性能主要取决于材料的力学、物理性能，如：强度、硬度、塑性、韧性、耐磨性及线膨胀系数等。通过热处理可以改变金属材料的力学、物理性能，从而改善其切削性能。改善高猛钢的切削性能可以通过高温回火来实现。将高镭钢加热至600°C?650o C,保温两小时后冷却，使高镭钢的奥氏体组织转变为索氏体组织，其加工硕化程度显著降低，加工性能明显改善。加工完成的零件在使用前应进行淬火处理，使其内部组织重新转变为单一的奥氏体组织。 4. 切削高猛钢时怎样选择刀具材料 高猛钢属难加工材料，对刀具材料要求较高。一般来说，要求刀具材料红硬性高、耐磨性好，有较高的强度、韧性和导热系数。切削高镭钢可选用硬质合金、金属陶瓷做刀具材科，也可以用CN25涂层刀片或CBN(立方氮化硼)刀具。□前应用最普遍的还是硬质合金，其中YG类硬质合金具有较高的抗弯强度和冲击韧性(与YT类硬质合金比较)，可减少切削时的崩刃。同时，YG类硬质合金的导热性较好，有利于切削热从刀尖散走，降低刀尖温度，避免刀尖过热软化。YG类硬质合金的磨加工性较好，可以磨出锐利的刃口。一般情况下，刀具的耐用度取决于刀具材料的红硬性、耐磨性和冲击韧性。YG类硬质合金中含钻量较多时，抗弯强度和冲击韧性好，特别是提高了疲劳强度，因此适于在受冲击和震动的条件下作粗加工用；含钻量较少时，其硬度、耐磨性和耐热性较高，适合作连续切削的精加工。 YT类硬质合金具有较高的硬度和较高的耐热性，但与YG类硬质合金相比，其强
高锰钢简介
锰 锰最重要的用途就是制造合金----锰钢 锰钢的脾气十分古怪而有趣：如果在钢中加入2.5—3.5％的锰，那么所制得的低锰钢简直脆得象玻璃一样，一敲就碎。然而，如果加入13％以上的锰，制成高锰钢，那么就变得既坚硬又富有韧性。高锰钢加热到淡橙色时，变得十分柔软，很易进行各种加工。另外，它没有磁性，不会被磁铁所吸引。现在，人们大量用锰钢制造钢磨、滚珠轴承、推土机与掘土机的铲斗等经常受磨的构件，以及铁锰锰轨、桥梁等。 高锰钢 高锰钢(high manganese steel)是指含锰量在10％以上的合金钢。高锰钢的铸态组织通常是由奥氏体、碳化物和珠光体所组成，有时还含有少量的磷共晶。奥氏体组织的高锰钢受到冲击载荷时，金属表面发生塑性变形。形变强化的结果，在变形层内有明显的加工硬化现象，表层硬度大幅度提高。低冲击载荷时，可以达到HB300～400，高冲击载荷时，可以达到HB500～800。随冲击载荷的不同，表面硬化层深度可达10～20mm。高硬度的硬化层可以抵抗冲击磨料磨损。高锰钢在强冲击磨料磨损条件下，有优异的抗磨性能，故常用于矿山、建材、火电等机械设备中，制作耐磨件。在低冲击工况条件下，因加工硬化效果不明显，高锰钢不能发挥材料的特性。高锰钢极易加工硬化，因而很难加工，绝大多数是铸件，极少量用锻压方法加工。高锰钢的铸造性能较好。钢的熔点低(约为14()()℃)，钢的液、固相线温度间隔较小，(约为50℃)，钢的导热性低，因此钢水流动性好，易于浇注成型。高锰钢的线膨胀系数为纯铁的1．5倍，为碳素钢的2倍，故铸造时体积收缩和线收缩率均较大，容易出现应力和裂纹。为提高高锰钢的性能进行过很多合金化、微合金化、碳锰含量调整和沉淀强化处理等方面的研究，并在生产实践中得到应用。介稳奥氏体锰钢的出现则可较局gao大幅度降低钢中碳、锰含量并使钢的形变强化速度提高，可适用于高和中低冲击载荷的工况条件，这是高锰钢的新发展。 高锰钢按照国家标准分为5个牌号，主要区别是碳的含量，其范围是0.75％－1.45％。受冲击大，碳含量低。锰含量在11.0％－14.0％之间，一般不应低于13％。超高锰钢尚无国标，但锰含量应大于18％。硅含量的高低，对冲击韧度影响较大，故应取下限，以不大于0.5％为宜。低磷低硫是最基本的要求，由于高的锰含量自然起到脱硫作用，故降磷是最要紧的，设法使磷低于0.07％。铬是提高抗磨性的，一般在2.0％左右。 无磁钢 这类钢含锰大于17％，碳含量一般均在1.0％以下，常在电机工业中用于制作护环等。这类钢的密度为7.87～7.98g／cm3。由于碳、锰含量均高，钢的导热能力差。导热系数为12.979W／(m?℃)，约为碳素钢的1／3。由于钢是奥氏体组织，无磁性，其磁导率μ为1．003～1．03(H/m)。 Mn13奥氏体高锰钢是碳含量为0.9%～1.3%、锰含量为11%～14%的高合金钢。奥氏体高锰钢经过热处理后，具有很高的韧性，是一种非常强韧的非磁性合金，在冲击载荷作用下，表面
高锰钢焊接
高锰钢Mn13 焊接工艺 高锰钢是指含碳量为0.9% ～1.3% ，含锰量为11.0% ～14.0% 的铸钢，即 ZGMn13 。 此材料在1000 ～1100 ℃之间为单一奥氏体组织，为保持此组织，需高温淬火， 即在1100 ～1050 ℃间的温度内立即水淬至常温。经过热处理后的高锰钢，如果 再加热到250 ℃以上， 就会有碳化物析出，其脆性增加，再有此材料的线胀系数大，易出现较大内应力，如果采取常规焊接工艺焊接会出现开裂现象，原因是焊后缓冷到950 ～250 ℃的温度区间内， 会有大量碳化物析出，使母材变脆，再有内应力大，冷却后检查焊缝与母材间已开裂。解决此问题， 就要根据此材料的特殊性质，采取特殊焊接工艺，采取间断焊接、焊后立即水冷至常温的办法，使焊缝避开那段温度区。 结果是成功的.ZGMn13 高锰钢的焊接较差，焊接时的主要问题是：⑴热影响区碳化物的析出高锰钢经1050 ℃水韧处理后， 碳全部固溶于奥氏体中，室温下呈单相奥氏体组织，具有良好的韧性，但当重新加热超过250 ℃时，碳就会沿晶界析出碳化物， 使材料的韧性大大下降，因此焊补后，在热影响区的一个区段内会不同程度地析出碳化物，不仅失去韧性变脆， 而且还会降低耐磨性和冲击韧度。解决的措施是加快施焊时焊件的冷却速度，缩短在高温下停留的时间，以减少碳化物的析出。 ⑵热裂纹倾向严重ZGMn13 高锰钢的线膨胀系数是低碳钢的 1.6 倍，但热导率
仅是低碳钢的1/6 ，所以焊接时会产生很大的应力， 在S、P 有害杂质的作用下，产生焊缝热裂纹和热影响区的液化裂纹。解决的措 施是严格控制母材中的S、P 含量， 特别是焊接材料中的S、P 含量；其次是采用锤击焊缝等工艺措施，减少焊接应力。 如何正确地选用ZGMn13 奥氏体高锰钢焊接时的焊接材料？⑴焊条用于 ZGMn13 奥氏体高锰钢焊接的焊条为低碳钢焊芯 ，并在药皮中加入适量合金元素，使熔敷金属得到高锰钢的化学成分和力学性能。 用于焊接ZGMn13 奥氏体高锰钢的焊条有两种类型： 一种是高锰钢型焊条D256（EDMn-A-16 ）和（EDMn-B-16 ），主要用于堆焊受严重冲击磨料磨损零件，如碎石机颚板等； 另一种是Cr-Mn 型焊条D276 （EDCrMo-B-16 ）和D277 （EDCrMo-B-15 ），其堆焊金属处于介稳定状态的高锰奥氏体， 当受到强烈冲击后转变为马氏体，主要用于耐气蚀的堆焊或高锰钢堆焊，如水轮机叶片、挖掘机斗齿等。 ⑵焊丝焊接ZGMn13 奥氏体高锰钢用焊丝有Mn-Ni 、Mn-Cr 、Mn-Mo 、Mo-Ni-Cr 系高锰钢焊丝和Cr-Ni 、Cr-Ni-Mn 系合金钢焊丝， 其化学成分，见表31。Cr-Ni 系焊丝不仅具有较高的耐腐蚀性能，能冲击载荷下 能声速被加工硬化， 而且还在焊接高锰钢与碳钢或低合金钢的异种钢时容许有较高的稀释，可用来作为高锰钢与碳钢焊接时的填充材料。 ZGMn13 奥氏体高锰钢的焊接工艺。焊补或焊接ZGMn13 奥氏体高锰钢时，应
高锰钢造型材料
高锰钢造型材料 目前，内许多厂家在应用消失模工艺生产高锰钢铸件时，多采用石英砂作为造型材料，所用的涂料大都是水基镁砂粉，刚玉粉、锆英粉等涂料，不仅成本高，而且许多性能也不够理想。因此，必须开发与研制性能优良，成本低廉，而且适用于消失模铸造生产高锰钢铸件的涂料及造型材料。 经过试验，采用镁橄榄石粉作为骨料配制的水基镁橄榄石粉涂料以及用镁橄榄石砂作为造型材料生产高锰钢铸件取得了较好的效果。 1 镁橄榄石砂(粉)的性能 镁橄榄石砂与传统的石英砂相比有如下特点： (1)导热性能好，热膨胀缓慢均匀，不易产生夹砂。 (2)无游离的SiO 存在，无硅尘危害，浇注时无CO气体产生，生产环境良 2 好。 (3)耐火度高(1 700 ℃)，抗金属氧化物侵蚀能力强，特别对高锰钢铸件有很高的化学稳定性，能有效防止铸件的化学粘砂和机械粘砂，铸件表面光洁，轮廓清晰，尺寸准确，合格率高。 (4)回收利用率高。 此外，用镁橄榄石粉作为涂料具有触变性好，屈服值适宜、悬浮率高，易涂挂，涂层强度高，高温爆热不开裂、抗粘砂性强、铸件表面光洁、涂层烧结成壳自行剥离等优良性能。 镁橄榄石砂(粉)属碱性，抗碱性熔渣能力强，而且耐火度高，能抵御高锰钢金属液体的冲刷，同时成本较低，将其应用于高锰钢铸件的消失模铸造中已显示出优越性。 2 镁橄榄石粉涂料 随着消失模铸造工艺的发展和应用，涂料技术在整个工艺中的地位显得越来越重要。涂料能提高泡沫塑料模样的强度和刚度，防止在填砂振动时模样破坏或变形，防止金属液渗入型砂或铸型塌陷，保证铸件的表面光洁。涂料性能的好坏及成本的高低直接影响到铸件的品质以及产品的经济效益。经过无数次的试验，选定了1个比较合理的配制方法，效果十分理想。高锰钢属碱性金属液，因此需配制碱性较强的涂料。 2.1 混制工艺 粘结剂+镁橄榄石粉 无水碳酸钠+膨润土搅匀入罐+CMC+乳白胶搅拌4 h出料。 2.2 涂敷工艺 采用浸涂及刷涂相结合的方法涂敷涂料。先用浸涂的方法进行大面积浸涂，局部涂挂不良之处，再进行刷涂，然后将其平稳地放入烘房进行烘烤，烘干温度为45～50 ℃。烘干后再刷第2遍，使涂层厚度在1～2 mm以内。第1遍涂料稍稀一点，第2遍、第3遍涂料里应适当加入发泡剂以增加涂层的透气性。
高锰钢
高锰钢 高锰钢(high manganese steel) 含锰量在10％以上的合金钢。1882年第一次获得奥氏体组织的高锰钢，1883 年英国人哈德菲尔德(R．A．Hadfield)取得了高锰钢专利。高锰钢依其用途的不同可分为两大类： (1)耐磨钢。这类钢含锰10％～15％，碳含量较高，一般为0.90％～1.50％，大部分在1．0％以上。其化学成分为(％)： C0．90～1．50Mn10.0～15．0 Si0．30～1.0 S≤0.05 P≤0.10这类高锰钢的用量最多，常用来制作挖掘机的铲齿、圆锥式破碎机的轧面壁和破碎壁、颚式破碎机岔板、球磨机衬板、铁路辙岔、板锤、锤头等。 上述成分的高锰钢的铸态组织通常是由奥氏体、碳化物和珠光体所组成，有时还含有少量的磷共晶。碳化物数量多时，常在晶界上呈网状出现。因此铸态组织的高锰钢很脆，无法使用，需要进行固溶处理。通常使用的热处理方法是固溶处理，即将钢加热到1050～1100℃，保温消除铸态组织，得到单相奥氏体组织，然后水淬，使此种组织保持到常温。热处理后钢的强度、塑性和韧性均大幅度提高，所以此种热处理方法也常称为水韧处理。热处理后力学性能为：σb615～1275MPa σ 0.2340～470 MPa ζ15％～85％ψ15％～45％aKl96～294J／cm2 HBl80～225 高锰钢经过固溶处理后还会有少量的碳化物未溶解，当其数量较少符合检验标准时，仍可使用。 奥氏体组织的高锰钢受到冲击载荷时，金属表面发生塑性变形。形变强化的结果，在变形层内有明显的加工硬化现象，表层硬度大幅度提高。低冲击载荷时，可以达到HB300～400，高冲击载荷时，可以达到HB500～800。随冲击载荷的不同，表面硬化层深度可达10～20mm。高硬度的硬化层可以抵抗冲击磨料磨损。高锰钢在强冲击磨料磨损条件下，有优异的抗磨性能，故常用于矿山、建材、火电等机械设备中，制作耐磨件。在低冲击工况条件下，因加工硬化效果不明显，高锰钢不能发挥材料的特性。 中国常用的高锰钢的牌号及其适用范围是：ZGMn13—1(C 1.10％～1.50％)用于低冲击件，ZGMn13—2(C1.00％～1.40％)用于普通件，ZGMn13—3(C0.90％～1.3 0％)用于复杂件，ZGMn13-4(C0.90％~1.20％)用于高冲击件。以上4种牌号钢的锰含量均为11.0％～14.0％。 在冲击载荷作用的冷变形过程中，由于位错密度大量增加，位错的交割、位错的塞积及位错和溶质原子的交互作用使钢得到强化。这是加工硬化的重要原因。另一个重要原因则是高锰奥氏体的层错能低，形变时容易出现堆垛层错，从而为ε马氏体的形成和形变孪晶的产生创造了条件。常规成分的高锰钢的形变硬化层中常可以看到高密度位错、位错塞积和缠结。ε马氏体和形变孪晶的出现使钢难以变形，尤其是后者的作用更大。上述各种因素都使高锰钢的硬化层得到很高程度的强化，硬度大幅度提高。