高锰钢的加工硬化

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高锰钢形变过程中加工硬化机理的研究

第４３卷第１２期２０１６年１２月
湖
南
大
学
学
报（自然科学版）
Ｖｏ１．４３，Ｎｏ．１２
Ｄｅｃ．２０１６
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｕｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ）
高锰钢属于fcc结构晶体中的滑移系较多在变形初期晶粒内部的滑移系大量启动位错则通过滑移累积重排湮灭等方式在基体中形成大量平直的位错墙和位错胞2随着变形的增大位错不断增殖位错单个或多个连续分布或塞积于晶界处大量塞积的位错群引起应力集中当局部的切应力达到孪晶生成的临界切应力时高锰钢开始以孪生的形式进行塑性变形
ｔｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｎｄｗｏｒｋｈａｒｄｅｎｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆＺＧＭｎｌ３Ｃｒ２Ｈａｄｆｉｅｌｄｓｔｅｅｌｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄｂｙｏｐｔｉｃａｌｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ，ｖｉｃｋｅｒｓｍｉｃｒｏ — ｈａｒｄｎｅｓｓｍａｃｈｉｎｅ，ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙａｎｄＸ－ｒａｙｄｉｆ — ｆｒａｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔａｌａｒｇｅｎｕｍｂｅｒｏｆｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｂａｎｄｓａｐｐｅａｒｅｄｉｎｔｈｅｇｒａｉｎｓｏｆｃｏｍ— ｐｒｅｓｓｅｄｈｉｇｈｍａｎｇａｎｅｓｅｓｔｅｅｌｓ．Ｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｂａｎｄｓｉｎｔｅｒｓｅｃｔｅｄ，ｔａｎｇｌｅｄａｎｄｉｓｏｌａｔｅｄｗｉｔｈｅａｃｈｏｔｈｅｒ

加工硬化对高锰钢磨料磨损性能的影响

ｉｈｈｏｉｇｄｒｔｎ，ｔｅＳｒｅｈｄｅｓｏｈａｍｐｅｉｃｒａｓｓ．ＴｈＭａｅｈｄｅｓｆｔｅｎｔｅｓｏｔｎｕａｉｏｈＭａｃａｒｎｓｆｔｅｓｆｌｎｅｅｅＳｒｃａｒｎｓｏｈ Βιβλιοθήκη ｆ７０４９１０）
摘要：用喷丸技术，高锰钢表面制备出具有纳米晶结构特征的表层，０ｍｉ利在６ｎ喷丸样品表面的晶粒尺寸约为３８ｎ～ｍ。２ｍｉ喷丸样品表面的晶粒尺寸为３￣４ｍ。随着喷丸处理时间的增加，面硬度增加，品起始硬度为２６Ｈｖ，１０ｍｉｎ００ｎ表样５２ｎ喷丸处理后，面硬度增加到７４ＨＶ。二体磨料磨损试验结果表明，玻璃砂纸磨损，２ｒｉ表７在经ｎ喷丸的材料耐磨性相对于喷ａ丸前提高了７。喷丸前、样品主要为微观切削，过长的喷丸时间，Ｏ后但导致表面产生微裂纹，耐磨性下降；刚玉砂纸磨使而
ａｂａｉｅｗｅｒｈａｒｒｉｔｃａｅｉｐｏｅｆｅｒｓｏｅｉｇｗｈｎｇｌｓａｐｒｉｓｄａｒｓｖａ，ｔｅｗｅｅｓｓａｎｅｃｎｂｍｒｖｄａｔｈｔｐｅｎｎｅａｓｐｅｓｕｅｓ
ＥｆｃｆＷｏｋＨａｄｎｎｎＷｅｈｖｉｒｏｄｉｌｔｅｌｆｅｔｏｒｒｅｉｇｏａｒＢｅａｏｆＨａｆｅｄＳｅ

高锰钢爆炸硬化技术研究

高锰钢爆炸硬化技术研究
道岔是铁路轨道结构的关键部件,是使列车从一股轨道转到另一股轨道所必须的线路设备。

随着列车运行速度的日益提高,道岔主要部件磨损严重,针对这一现状,急需寻求一种新的生产和加工工艺,用于提高道岔材料的耐磨性能。

多年来人们一直设想如果能在高锰钢铸件使用之前在钢的表面形成一个具有一定硬度和深度的硬化层,则高锰钢铸件的耐磨性必然可以提高。

高锰钢变形后硬度很高而且要求硬化层比较厚,用一般的生产加工硬化的方法是无法形成的。

而爆炸硬化却能在极短的时间之内以巨大的能量和压力作用到钢的表面上,使其硬化,达到使用要求。

本文通过对高锰钢材料进行爆炸硬化处理,然后对其组织和性能进行分析,提出了高锰钢材料爆炸硬化的微观机制。

对同种炸药相同药量分两次爆炸和一次爆炸的效果进行比较,发现采用二次爆炸比一次爆炸无论表面强度还是硬化深度都有明显改进。

同时对硬化前、后高锰钢的撞击磨损性能进行了测试。

实验表明:在低硬度磨料(玻璃砂)撞击磨损时,爆炸硬化使高锰钢的撞击耐磨性提高20%～38%。

在高硬度磨料(鹅卵石)撞击磨损时,在撞击功小于1.7J的条件下,爆炸硬化使高锰钢的撞击耐磨性提高43～56%。

在撞击功大于1.7J的条件下,爆炸硬化则使高锰钢的撞击耐磨性降低。

爆炸硬化使高锰钢表层硬化和撞击韧性降低是撞击耐磨性发生变化的主要原因。

爆炸硬化高锰钢适用于低硬度磨料的撞击磨损及高硬度磨料的低撞击功撞击磨损的工况条件。

ZGMn13高锰钢的切削加工特点

高锰钢的种类锰含量在11%～18%的钢称高锰钢。

高锰钢分为高碳高锰耐磨钢、中碳高锰无磁钢、低碳高锰不锈钢及高锰耐热钢。

ＺＧＭｎ13是一种高锰钢,因其在承受外来的强大压力或冲击产生变形硬化后,显示出极高的耐磨性能而广泛应用于工程机械和矿山机械中。

同时,它也是一种典型的难加工材料,其切削加工性能在高锰钢中很具有代表性。

1 2高锰钢的性能( 1)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。

( 2 )高锰钢具有很高的耐磨性。

2ＺＧＭｎ13高锰钢的切削加工特点( 1)加工硬化严重。

( 2 )切削温度高。

( 3)切削力大。

( 4 )断屑困难。

( 5 )尺寸精度不易控制。

3切削高锰钢的合理方法3 1通过热处理改善高锰钢的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60 0～65 0℃,保温2ｈ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。

3 2合理选择刀具材料( 1)采用硬质合金刀片常用牌号有:ＹＧ8、ＹＧ6Ａ、ＹＧ6Ｘ、ＹＧ8Ｎ、ＹＷ1、ＹＷ2Ａ、ＹＷ3、ＹＣ4 5、767、798、813等。

虽然ＹＧ类硬质合金较为常用,但其不适于高速切削。

因为高速切削钢料时,切削时的高温将使刀具前刀面上形成强烈的月牙洼磨损,并加速后刀面磨损,刀具耐用度降低。

在切削速度较高且切削过程较平稳的情况下可考虑选用ＹＴ类硬质合金。

ＹＧ类硬质合金中添加适量的ＴａＣ或ＮｂＣ(一般为0 5 %～3% ) ,可提高其硬度和耐磨性而不降低其韧性。

随着硬质合金中含钴量的增加,这些优点更为显著。

因此,以ＴａＣ和ＮｂＣ为添加剂的通用型硬质合金也适用于高锰钢的切削加工。

( 2 )采用金属陶瓷刀片采用金属陶瓷刀片进行高锰钢的精车、半精车,可选用较高的切削速度,加工表面质量好,刀具耐用度高。

X120Mn12高锰钢加工性能特点

高锰耐磨钢X120Mn12加工性能特点
X120Mn13高锰钢加工特点:
（1）切割：
X120Mn12钢板可以采用等离子或激光切割。

（2）成型：
成型可以毫无困难地进行，因为供应条件下的板材具有延展性。

为避免开裂，已通过剪切加工硬化的边缘应沿要形成的边缘进行2至3毫米的倒角研磨。

如果可能，成型应在一次操作中进行，以避免加工硬化。

（3）钻孔：
由于锰含量为11% 至14%，高锰钢难以钻孔，并且很快加工硬化。

重型、非常坚固的机械需要使用8%钴高速钢的穿甲钻，或者最好使用带有可更换硬质合金刀片的特殊钻头。

避免中心冲孔或让钻头在没有钻进的情况下在表面上摩擦，这会产生加工硬化的效果。

（4）焊接：
焊接应使用E308Mo型奥氏体不锈钢耗材进行。

作为热膨胀系数高、导热系数低的高锰钢，焊接应在低热值下进行。

材料在300°C至800°C的温度范围内长时间放置会因碳化物析出而导致脆化。

上海频开实业有限公司位于国内现有规模较大的钢材市场——乐从钢铁世界，是涟钢耐磨钢战略客户，供应高锰耐磨钢X120Mn12，可供规格4-25mm，代订期货；其他产品有高强度钢板、工程机械用钢、汽车大梁钢、冷轧高强车厢板、耐候钢、耐酸钢、中高碳钢，常备万吨库存，多种规格可选，集原材料供应、加工、物流配送于一体的现代化企业。

高锰钢加工硬化机理研究(1)

时效两种形式交替进行的，而应变时效是碳原子在位错周围扩散的结果，因此保证
# 原子在位错应力场中的微扩散是必要。 +26
综合作用硬化假说综合作用硬化假说认为是由于几种机理综合作用引起形变高锰钢的加工硬化，而不是由单独一种机理引起的。文献 ’7, 研究了高锰钢爆破处理后出现硬化现象，是由于冷作硬化、晶粒细化、位错、堆垛层错和孪晶的综合作用引起高锰钢加工硬化。文献 ’8, 通过 9$ 射线衍射、透射电镜等多种方法研究后认为高锰钢加工硬化机理包含：（高位错密度区强化；（动态应变时 )） +）效强化；（形变孪晶界强化。认为这几种 4）机制都起作用，但是不同条件下有一种或几种起主要作用。文献 ’)3, 研究了不同锰、碳含量的高锰钢加工硬化机理后，提出高锰钢加工硬化是由于高锰钢形变时有大量形变孪晶的出现，孪晶间距减小，孪晶带变薄，并有一定数量的交叉孪晶综合作用的结果。还有很多根据不同的实验提出别的几种不同的机理同时对高锰钢加工硬化起作用的观点，这些观点有一个共同点那就是认为是几种机制同时起作用引起了高锰钢的加工硬化现象。
段，即：（易滑移阶段，滑移只在一个滑移系 $）内发生，在平行的滑移系面上移动的位错很少受到其他的位错干扰，故可移动相当长的距离并可能到达晶体表面，这样位错源就能增殖出新位错。（第二阶段随着变形量加大，滑移在 !）多个晶面族和滑移系内发生，此时硬化机制有三种：（位错交割产生割阶>固定位 0）错使位错运动困难；（位错交割和再交割 -）成位错缠结或三维网络，位错在某一滑移面运动时会以不同的角度穿过此滑移面并与其他的位错形成林位错，此时由于位错间的弹性相互作用使位错运动受阻；（位 ?）错相互作用形成胞状结构或亚晶粒互相锁住，同时胞壁成为位错运动的障碍。继续变形所需增加的应力与位错的平均自由程 # 有关，即与 # 呈反比关系：

Mn13高锰钢具有哪些优异性能？

Mn13高锰钢具有哪些优异性能？
涟钢Mn13是一种高锰耐磨钢，具有其它耐磨材料无法比拟的加工硬化特性，水韧处理后组织为单一奥氏体，塑韧性良好，当钢板表面受到冲击及较大压力时，表层奥氏体会迅速形成马氏体二产生加工硬化，表面硬度由HB200迅速提升到HB500以上，使表面获得极高的耐磨性，而钢板内层奥氏体仍保持良好的冲击韧性。

Mn13化学成分
Mn13机械性能
MN13用途
Mn13适于制作长时间经受冲击物料磨损的耐磨构件，广泛应用于冶金、矿山、建材、铁路、电力、煤炭等机械设备中。

如：抛丸设备、大型颚式破碎机等
上海频开实业有限公司位于国内现有规模较大的钢材市场——乐从钢铁世界，Mn13高锰钢4-25mm厚度可选，可代订期货~上海频开实业有限公司位于国内现有规模较大的钢材专业市场——乐从钢铁世界，主营产品有耐磨钢、高强度钢板、工程机械用钢、汽车大梁钢、冷轧高强车厢板、耐候钢、耐酸钢、中高碳钢。

公司在上海、武汉、娄底、佛山均有现货，常备万吨库存，品种规格全，可按要求加工开平，可定期货。

是集原材料供应、加工、配送于一体的现代化企业。

高锰钢加工用刀具介绍，车刀及铣刀

高锰钢加工用刀具介绍，车刀及铣刀
高锰钢加工用刀具，主要是指加工高锰钢的车刀，加工高锰钢铣刀等。

1、高锰钢的加工性能
在未被加工前，高锰钢的硬度并不高，但具有较高的塑性与韧性。

加工高锰钢时，会产生很大的塑性变形和严重的表层硬化现象。

因此，高锰钢加工时其耐磨性很大。

与其它高硬度，难铣削材料一样，高锰钢有如下切削特点。

（1）加工硬化严重：
高锰钢在铣削过程中期塑性变形较大产生严重的加工硬化现象，其硬化层深度达0.1~0.3mm，其硬化程度和深度比45号钢大几倍，容易让刀具磨损。

（2）切削力大
（3）切削温度高
（4）断屑困难
高锰钢韧性大，伸长率大，变形系数大，所以切削不易折断。

2、加工高锰钢刀具材料与切削参数
加工高锰钢一般应采用硬质合金，细微粒硬质合金与超细微粒硬质合金，如YS2、YS8、YG813、YG643、YW1等。

其次也可以用陶瓷刀具，PCBN、含钴高速钢等材质刀具。

切削高锰钢是，若采用硬质合金刀具，其线速度为20~40m/min；陶瓷刀具该采用40~60m/min。

为了让切削刃在硬化层外切削，进给应尽量大于硬化层深度。

一般略具规模的数控刀具品牌，如大艾励文DaElement品牌，就
拥有高硬度铣刀系列可以用来加工高锰钢，如大艾励文6PP系列，就可以作为加工高锰钢铣刀，其加工效果也很理想。

加工高锰钢时，不同长材质的刀具材料要采取不同的切削参数。

如同样是加工高锰钢，硬质合金材质的高锰钢铣刀速度就可以被高速钢材质的大。

其次，刀具不要在切削表面停留，避免加工硬化加剧。

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浅谈高锰钢的加工硬化
加工硬化是高锰钢的重要特征。

铸态高锰钢经水韧处理后形成单一的奥氏体组织，该组织硬度仅为170~230HB。

但是经过形变后奥氏体高锰钢的形变层内表现出的加工硬化现象，变形层的硬度可以达到500~800HB。

铸件的硬化层与冲击载荷的大小和形态、组织状态、化学成分、塑性性能、强度性能、形变速度等因素有关。

硬化层具有很高的硬度和良好的韧性，这种性能使硬化层具有高的抗冲击疲劳性能和高的抗磨料削损和形变磨损。

在表层硬化层被磨耗的同时外部冲击载荷又使硬化层连续不断地向钢的内部发展。

当高锰钢组分和外部载荷条件确定后，钢表面硬化层的硬度变化规律就确定，且这个规律不受表层磨损的影响而一直延续下去。

高锰钢在外载荷作用下产生的这种形变强化，通常称之为加工硬化。

该加工硬化最大的特点是在强冲击磨料磨损条件下，钢的表面通过形变强化具有很高的耐磨性。

实践中，越靠近表层，硬度分布急剧升高；越靠近基体内部，硬度分布趋于平缓。

硬化层下面仍是软韧的奥氏体组织。

这种硬度分布反映了钢表层的塑性变形程度，钢表层塑性变形量的分布与硬度分布有近似的规律，形变程度越高，硬度越高。

钢的表面这种塑性形变能够较好地吸收外部冲击载荷产生的冲击功。

从高锰钢加工硬化后的显微组织看，硬化层最外层的显微组织发生了很大变化，晶粒成为扁平状，滑移线数量很多，且不同的晶粒滑移线有不同的方向，从表层向内部发展，随变形程度的降低，晶粒变形程度减小，滑移线也减小。