关于高锰钢的若干问题
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。
高锰钢铸件生产中常见问题与对策
高 锰 钢 铸 件 生 产 中 常 见 问 题 与 对 策
李 （． １ 太原 重机 学 院 ， 西 太原 山
摘
萍 。 李 星 月 ０ ０ ２ ２ 太 原 重机 集 团公 司 ， 原 ０ ０ ２ ） ３ ０ ４； ． 太 ３０ ４
要 ： 对 高锰 钢 铸 件 裂 纹 、 砂 等 质 量 问 题 ， 合 材 料 特 点 ， 取 一 系 列 措 施 ， 得 了 满 意 的 技 术 效 针 粘 结 采 取
高 的机 械 性 能 。 １ ３ 铸 件 开 裂及 防 止 ．
发 生 化 学 反 应 ， 成 Ｍｎ ・ＳＯ 生 Ｏ ｉ 熔 点 较 低 的 化 合 物 ， 而产 生 了化 学粘 砂 。 从
１ １ ２ 防止 措 施 ．．
铸 件 生 产 是 一 个 复 杂 的过 程 ， 个 环 节 都 至 关 每 重 要 。落 砂 、 理 虽 决 定 不 了铸 件 的本 质 特 征 ， 也 清 但 影 响 铸 件 的 质 量 ， 了 杜 绝 开 裂 现 象 的 发 生 应 做 到 为
进 行 孕 育 处 理 。 因 为这 些 元 素 的 碳 化 物 和 氮 化 物 在
钢 的结 晶过 程 中 能 起 到 外 来 核 心 的 作 用 ， 而 使 晶 从
粒细化 。
２ ）合 理 控 制 浇 注 温 度 ： 验 发 现 高 锰 钢 晶粒 大 试 小 与 浇 注温 度 密 切 相 关 。浇 注 温 度 高 时 ， 液 积 蓄 钢
的热 量 多 ， 固速 度 慢 ， 晶后 晶 粒粗 大 ， 之 ， 粒 凝 结 反 晶
钢 液 中 含 有 较 多 的 碱 性 氧 化 物 Ｍｎ 而 制 作 型 Ｏ， 芯 的 材 料 采 用 石 英 砂 ， Ｍｎ 与 石 英 砂 中 的 ＳＯ 则 Ｏ ｉ
高锰钢铸件的缺陷与对策
基金项目: 兰州理工大学研究生基金项目 ( 12219) 。收稿日期: 2003 11 10 收到初稿, 2003 11 26 收到修订稿。 作者简介: 李文生 ( 1973- ) , 男, 甘肃武威市, 博士生, 主要从事耐磨合金及合金优化设计的研究。电话: 0931 2806304
铸造
李文生等: 高锰钢铸 件的缺陷与对策
Defects of High Manganese Steel Casting and the Corresponding Solutions
LI Wen sheng1, 2, LU Yang1 ( 1 State Key Lab of Gansu New Non ferrous Metal Materials, Lanzhou University of Science & Technology, Lanzhou 730050, Gansu, China; 2 Baiyin Non ferrous Metal Group, Machine Manufacturing Plant, Baiyin 730900, Gansu, China)
! 478 ! Jun. 2004
为防止水温升高, 可在水槽内加入干冰降温。
FOUNDRY
Vol 53 No 6
造生产中包括铸造工艺设计、造型材料、合金成分控 制、熔炼、浇注、打箱清理和热处理等各个工序进行 严格规范, 注意各个生产环节及工艺细节, 才能预防 或消除铸件的缺陷。笔者按照上述各个环节要求生产 了球磨机衬板、锤头、颚板和挖掘机斗齿、履带板等 不同铸件, 产品尺寸精度和表面质量显著提高, 晶粒 粗大和裂纹等缺陷完全消除。
( 2) 严格控制造型材料的含水量、发气量、透气 性和砂型、芯烘干程度, 确保砂型、芯通气道畅通, 多扎通气孔, 利于气体的顺利排出。
高锰钢使用后开裂原因
高锰钢使用后开裂原因高锰钢在很多地方都有用武之地呢，像那些需要耐磨的机械部件之类的。
可有时候啊，这高锰钢使用后就开裂了，这是为啥呢？咱得先知道高锰钢的脾气。
高锰钢啊，就像一个特别有个性的人。
它里面锰的含量高，这就使得它的性能很独特。
要是在加工或者使用过程中没照顾好它的小脾气，就容易出问题。
比如说，它的加工工艺要是不合适，就好比给一个性格倔强的人穿了不合身的衣服，怎么着都别扭。
加工的时候温度没控制好，忽冷忽热的，这高锰钢内部的结构就被折腾得乱七八糟，就像咱们的心情一样，被搅得心烦意乱，那可不就容易出毛病，产生裂纹嘛。
再说说使用环境这事儿。
高锰钢如果处在一个特别恶劣的环境里，那简直就是把一个娇弱的人扔到了狂风暴雨里。
要是在高应力的环境下，就像一个人一直承受着巨大的压力，它能不崩溃吗？它可能会超出自己所能承受的极限，然后就开裂了。
而且啊，如果周围的介质对它有腐蚀性，那就像是一群小虫子在不停地啃咬它，时间一长，结构被破坏，开裂也就不奇怪了。
还有一个很容易被忽视的点，就是高锰钢本身的质量问题。
你想啊，如果是从一开始它就像一个先天不足的孩子，内部有缺陷，那在使用的时候就像带着病去干活。
这缺陷就像一颗定时炸弹，说不定什么时候就炸了，表现出来就是开裂呗。
就好比我们买东西，要是买了个质量不好的碗，用着用着突然裂了，你说是不是很气人？这高锰钢也是一样的道理啊。
另外呢，在高锰钢的安装或者装配过程中也可能埋下隐患。
如果装配的时候就像是给它穿了一双不合适的鞋子，各个部件之间的配合不协调，那在使用的时候就会产生额外的应力。
这就好比两个人在合作的时候总是互相使绊子，这样肯定干不好事儿啊。
这额外的应力就会不断地拉扯高锰钢，就像在拉扯一块有韧性但也有限度的橡皮筋，拉过头了，可不就断了，也就是开裂了。
从这些方面看啊，高锰钢使用后开裂不是一个简单的事儿，是很多因素综合起来的结果。
这就像我们生活中的很多事情一样，不是单一原因造成的。
可能是加工的时候没用心，可能是使用环境太恶劣，可能是本身质量就不过关，还可能是装配的时候就没弄好。
高锰钢的线膨胀系数
高锰钢的线膨胀系数
摘要：
一、高锰钢简介
二、线膨胀系数定义及意义
三、高锰钢的线膨胀系数数值及影响因素
四、线膨胀系数在实际应用中的重要性
五、总结
正文：
一、高锰钢简介
高锰钢（High-Mn Steels）是一种具有高锰含量（一般为1%～20%）的钢铁合金。
由于其良好的力学性能、耐磨性和耐腐蚀性，高锰钢在工业领域得到了广泛的应用，如矿山、建材、耐磨零件等领域。
二、线膨胀系数定义及意义
线膨胀系数是指材料在温度变化时，单位长度上的尺寸变化与温度变化的比值。
它是描述材料热膨胀性能的重要指标，对于了解材料在不同温度下的尺寸稳定性及热加工性能具有重要意义。
三、高锰钢的线膨胀系数数值及影响因素
高锰钢的线膨胀系数较大，一般在10^-11～10^-10 1/℃之间。
其数值受成分、加工工艺和热处理等因素影响。
随着锰含量的增加，高锰钢的线膨胀系数会减小；而随着碳含量的增加，线膨胀系数会增大。
此外，高锰钢在高温下的线膨胀系数增速较快，低温下的线膨胀系数增速较慢。
四、线膨胀系数在实际应用中的重要性
在实际应用中，高锰钢的线膨胀系数直接影响到零件和装置的设计、制造和使用。
了解和掌握高锰钢的线膨胀系数，可以确保在高温、低温环境下，设备能够正常工作，避免因温度变化导致零件尺寸不稳定而引发的故障。
五、总结
高锰钢的线膨胀系数是衡量其热膨胀性能的重要指标，对于实际应用中的设计和制造具有指导意义。
掌握高锰钢的线膨胀系数，有助于优化设计、提高设备使用寿命和稳定性。
生产高锰钢的知识梳理
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。
针对生产过程中各个环节分析高锰钢铸件裂纹产生的原因
针对生产过程中各个环节分析高锰钢铸件裂纹产生的原因高锰钢铸件是一种重要的材料，广泛应用于许多重要的行业。
然而，在生产和使用过程中，高锰钢铸件经常会出现裂纹问题，这会给工业生产和使用带来很大的危害和损失。
本文将分析高锰钢铸件裂纹产生的原因，并提出相应的解决方法，以期减少这一问题的出现率。
生产过程中的原因：一、铸造过程1.1 模具：模具的设计、制作和使用不合理，会导致铸件的局部冷却速度不同，进而引发裂纹。
同时，模具的尺寸精度和表面质量也会对铸件的质量产生影响。
因此，模具设计和制作过程需要严格控制。
1.2 熔炼：熔炼过程中温度、时间、成分等因素的控制不当，会导致铸件内部组织不均匀、气孔、夹杂物等缺陷增多，使得铸件易发生裂纹。
因此，在熔炼过程中需要注意炉温、熔炼时间和金属成分的控制。
1.3 浇注：浇注时铸造温度、浇口设计和浇注时间不合理，会导致铸件受到强烈的热应力，成功率减低，从而导致裂纹。
浇注时要注意铸型尺寸、铸型材料和温度的匹配，以降低热应力。
1.4 冷却：铸件冷却时冷却速率和方法不合理，会导致铸件内部温度梯度过大，产生拉应力和强度不均，致使裂纹。
正确选择冷却方法、冷却时间和冷却速率，控制温度梯度，能够有效减少铸件的热应力。
二、热处理过程高锰钢铸件在使用前通常需要进行热处理，如退火、正火、淬火等，以获得更好的性能、组织和硬度。
但热处理过程本身也可能成为产生裂纹的原因。
2.1 温度：热处理中温度过高或温度不均匀，会导致铸件内部产生应力不均，易发生裂纹。
2.2 时长：热处理时间过长或过短，也可能导致铸件内部应力过大而产生裂纹。
2.3 冷却速度和方法：热处理后的铸件需要进行冷却，若冷却过程不恰当，也会使铸件产生裂纹。
三、机械加工过程机械加工过程中裂纹通常是由过大的切削力引起的。
多余的应力作用于铸件的表面，产生一些小裂纹，其在后续加工过程中会扩大。
这是一种慢性损伤，会减少高锰钢铸件的使用寿命。
解决方法1. 完善的工艺控制：通过合理的模具、熔炼和浇注工艺及合适的冷却方式，可以减少高锰钢铸件的热应力和应力过大的问题，从而避免裂纹的产生。
浅论高锰钢现状及今后发展(一)
浅论高锰钢现状及今后发展(一)论文关键词]加工硬化机理常见问题现状发展应用论文摘要]本文通过分析加工硬化机理、高锰钢生产中的常见问题等方面系统论述了高锰钢的现状，从生产工艺方面论述了高锰钢今后发展的情况，并进一步对高锰钢的应用进行了阐述。
高锰钢俗称“耐磨钢”，被广泛的应用于各个行业的许多耐磨件上。
随着对磨损机理研究的深入发展，人们对高锰钢的特性也了解的更透彻。
一、高锰钢加工硬化机理高锰钢原始硬度很低，而加工硬化能力很强，在使用中硬度提高，形变速度越快，硬化效果显著，硬度也越高，目前强化机理有以下几种：1.位错强化机制：高锰钢是大量Mn原子置换铁原子，显著降低层错能，因而易于形变，使位错密度增高，形成堆垛层错和形变亚结构，呈现加工硬化现象。
2.形变孪晶机制：高锰钢拉伸后，硬化区出现层状孪晶，硬度达HV460。
经重锤锤击后出现层状孪晶及位错缠结达HV500。
爆炸硬化时出现复合孪晶，硬度提高，硬化层加厚。
3.形变马氏体机制：从热力学角度讲，合金快速冷至Ms点以下可获得马氏体，而在Ms点以下存在Md点，在Ms——Md之间因应力作用可产生形变马氏体。
一般Ms点低于200℃。
Mn量为12％时，Ms点为-230℃以下，因此室温下一般变形的高锰钢不会产生形变诱发马氏体。
如果钢中碳量降至0.8%时，在室温下也没能发现形变马氏体，而在-196℃低温下可出现δ.θ马氏体，改变高锰钢中的含锰量，将锰量降至4％，室温形变后有ε.δ马氏体产生，常规成分高锰钢固溶后经50％的变形量形变，硬度已达到较高数值，变值量增至35％时，发现有少量(约1.4％)δ马氏体，其间硬度变化与δ马氏体量的增加速度不一致，这样较大变形量的试验，也间接证明硬化主要原因不是由于产生了δ马氏体。
以前关于发现马氏体的报导，可能是高锰钢在空气炉中高温加热，造成表面碳、锰降低，或是加热不足，局部贫碳，促使形变马氏体出现。
根据这个机理，现在已有将高锰钢进行表面控制脱碳，使得在水韧处理后产生马氏体，用以强化高锰钢，提高耐磨性的报导。
关于高锰钢性能的研究
Ａｇａｉｎｓｔ ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｐａｎｙ １１１ｉｌｌ ｌｉｎｅｒ ｓｈｏｒｔ ｃｙｃｌｅ，ｏｆｔｅｎ ｂｒｏｋｅｎ， ｓｕｃｈ ａｓ ｐｉｐｅ ｃａｓｔｉｎｇ ｐｒｏｂｌｅｍｓ．Ｉ ｕｓｅｄ ｔｏ Ｍｉｎｎｉｅ ｒｅ－ｈｉｇｈ ｍａｎｇａｎｅｓｅ ｓｔｅｅｌ
高锰钢适宜的工况是加工硬化值大于ＨＲＣ５４的高应力（或高冲击 功）下的磨料磨损。在加工硬化值小于ＨＲｃ４５、高锰钢没有其他优化措 施的情况下应选低合金钢作为易磨损件。
针对我公司磨机衬板使用周期短，经常出现断裂、缩孔等铸造问题， 用铌对高锰钢进行再合金化，可以提高其耐磨性，在熔炼后采用吹氮气 的办法，细化组织、改善铸造质量。
ｅ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。美国 Ｃｌｉｍａｘ公司研制的奥氏体中锰钢，开辟了一条发挥奥氏体锰钢潜力的 新途径。
２
（Ｃ）既提高Ｍｎ含量，又提高ｃ的含量 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
ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄ ｐｈａｓｅ，ｔｏ ｐｒｅｖｅｎｔ ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ ｍｏｖｅｍｅｎｔ，ｔｈｅｒｅｂｙ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ ｔｈｅ ｍａｔｒｉｘ．
Ａｕｓｔｅｎｉｔｉｅ ａｎｄ ｉｔ ｄｉｆｆｕｓｅｓ ｔｈｅ ｇｌｏｂｕｌａｒ ｃａｒｂｉｄｅ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ， ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｇｒａｉｎ ｂｏｕｎｄａｒｉｅｓ，ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｓｈｏｅ ｏｆ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ ａｎｄ
作者签名：
年——月——日
长春理工大学学位论文版权使用授权书
本学位论文作者及指导教师完全了解“长春理工大学硕士学位论文 版权使用规定”，同意长春理工大学保留并向国家有关部门或机构送交 学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权长春理 工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。
高锰钢锤击提高硬度的标准
高锰钢锤击提高硬度的标准
高锰钢经过锤击可以提高硬度的标准，主要根据以下几个方面进行评估：
1. 打击力度和频率：锤击的力度和频率对高锰钢的硬度提升起着关键作用。
较大的打击力度和适度的频率可以有效地提高高锰钢的硬度。
2. 碎屑形状和尺寸：锤击过程中产生的碎屑形状和尺寸也会影响高锰钢的硬度。
如果碎屑形状均匀且尺寸较小，会增加高锰钢的晶界阻碍和变形硬化等效应，从而提高硬度。
3. 温度控制：在锤击过程中，要注意控制高锰钢的温度。
过高的温度可能导致高锰钢的晶界溶解，减少硬度提升效果。
4. 锤头材质和形状：锤头的材质和形状也会对高锰钢的硬度提升起到一定影响。
较硬的锤头材质和合适的形状可以增加锤击力度，从而提高高锰钢的硬度。
需要注意的是，在进行锤击以提高高锰钢硬度之前，需要进行试验验证，确保锤击工艺对于具体的高锰钢合金具有硬度提升的效果。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
关于高锰钢的若干问题通常高锰钢含13%Mn，已有百余年历史，至今尚有一些问题在这里讨论一下，可能对读者有所裨益。
1 常用高锰钢1.1 国内近20年来，由于过去滥用高锰钢，在一些原不该用高锰钢的场合也用了。
后来人们用其它材料代替了高锰钢，取得了很大成绩。
但这并不是说高锰钢的用途越来越小，不值得重视了。
其实不然，高锰钢仍拥有巨大市场，其中绝大多数是Mn13，其次则是含铬的Mn13Cr2。
此外，还有加入其它合金元素的高锰钢(见表1)［1］。
表1 高锰钢的典型成分Tab.1 Typical composition of high manganese steel %1.2 加入各种合金元素后的力学性能，如图1至图4［1］所示，从中可以看到几个问题：(1) 薄断面(25 mm)的性能均优于厚断面(150 mm)，这是由于厚断面中碳的偏析比较严重所致［2］，这也是在对待厚断面高锰钢件时应该十分注意的一个问题。
(2) 通常高锰钢的σs只有350 MPa左右，使高锰钢件在服役中易于产生流变，流变使生产操作十分不便，而且甚至会产生严重的后果。
加入Cr、Mo、Ni等元素可以提高σb ，但主要的着眼点却在于提高σs(图1、2)，其中含Cr或Mo的高锰钢可达σs 410 MPa，那种高屈服点的高锰钢σs可达660 MPa。
有人以为加Cr可以提高耐磨寿命，但实践并未观察到这一现象。
(3) 加Mo可以提高σs，而不牺牲韧性，这点优于加铬。
加Mo可提高铸态高锰钢的力学性能(δ＞20%，αK(夏氏)＞53 J/cm2），因此有些铸件若不适宜进行热处理，可以采用这种措施。
由于Mo与C易于结合，使C在钢中的溶解减慢，推迟碳化物的析出［3］，并指出加入1.0%Mo可基本上消除铸态碳化物，韧性得以提高。
Mo的这一特点就赋予高锰钢一些方便之处，也就是在铸造、切割、焊补时不易产生裂纹(指碳低时)。
Mo既然能抑制淬火时碳化物的析出，因此适用于厚壁铸件及高碳铸件。
经弥散硬化处理的含Mo Mn13可以提高寿命。
(4) 由图3和图4中的韧性指标可以看出中锰钢的δ和αK最低。
这种合金在国外开始于60年代初，本来认为它容易加工硬化，能提高使用寿命，但实际上几十年来却得不到推广应用，问题是生产中或使用中均易发生开裂之故［2］。
国内也有报道［4］，为提高中、低冲击工况下的耐磨性，人们开发了中、低锰钢，但常出现韧性较低、安全性不好等问题。
因此，对中锰钢的使用该取谨慎的态度。
图1 抗拉强度σb/MPa Fig.1 Tensile strength 图2 屈服强度σs/MPa Fig.2 Yield strength图3 延伸率δ/% Fig.3 Elongation 图4 αK/J.cm-2(Izod)冲击韧性Fig.4 Impact toughness(5) 对高锰钢的余热淬火，有人认为这是一种节能措施，也似乎认为余热淬火的温度高一些可以消除碳化物。
这是一个错误的举措。
高锰钢中碳化物究竟是何时形成的?余热淬火究竟能否消除它?有些人对此是不清楚的。
应该理解的是高锰钢中晶界上的粗大碳化物是液固转变时生成的。
由于凝固时碳的偏析，最后凝固的地方应该是晶界，晶界上的碳量大为升高，致使该处凝固时产生碳化物。
液固转变结束时碳化物已经形成，接下去无论以何种速度冷却，这种已经形成的碳化物是不会消失的。
其消失只有2种可能：(1)余热能保持铸件于1 000 ℃左右若干小时，晶界上碳化物得以有时间溶解，碳量扩散到奥氏体中去，也即碳量得以均匀化，碳化物即行消失，随之以快冷，碳化物则不再出现，但余热淬火不会有足够的时间；(2)如通常所做的那样，铸件在冷却后，经重新加热到1 000 ℃左右，保温若干小时也同样可以发生上述过程，碳化物得以消除。
因此，余热淬火是不可能消除碳化物的。
话又说回来，高锰钢件是不是可以允许有一些碳化物?在铸件尺寸小、冲击不是太大的情况下，有一些碳化物虽然会使韧性有些伤害，但仍能保持较高的水平(高锰钢的韧性储备极大)，使用中仍可保证安全，因此，有一些碳化物应该是可以的。
在这种情况下，余热淬火是多余的，因为铸态高锰钢中晶界上本来就有碳化物。
因此，要消除碳化物，余热淬火无能为力；允许有碳化物时，余热淬火也是不必要的。
总之，余热淬火就变得没有用处了。
(6) 硅在高锰钢中的有害作用，不像磷那样受人注意。
在厚断面铸件中，硅对韧性的危害可能会是灾难性的。
硅能加强碳的偏析，使晶界上碳化物增多，恶化韧性。
因此，硅量不宜太高，甚至可以看作杂质。
所需的一点硅量，也只是为了脱氧和提高流动性。
(7) 至于磷，它会生成磷共晶，造成热裂。
国标规定磷=0.07%时，在金相分析中可以发现磷共晶，超过0.07%时，高温塑性大大降低，对热裂十分敏感。
当磷＜0.07%时，金相分析上虽看不到磷共晶，但仍有影响热裂的倾向。
对大的复杂的铸件，磷量应＜0.04%。
在焊接时，焊成的金属(基材和焊条一起)的磷量最好不超过0.03%，以免开裂。
有报道说，磷量与耐磨性也有关系，磷高会降低耐磨性。
当然降低磷量是有相当困难的，但对于降低磷量的必要性应该有充分认识，向着低磷的方向去努力。
2 超高锰钢标准高锰钢含13%Mn，但近年来，国内外有一种倾向，就是发展了更高含锰量的超高锰钢。
关于含锰量的级别，目前可以区分为18%Mn和25%Mn 2种。
2.1 Mn18表1中，可以机加工的高锰钢中含18%Mn。
西安电力机械厂［5］用Mn18制作风扇磨冲击板。
在运行后的冲击板亚表层测得加工硬化的程度大于Mn13。
最高硬度接近HV800。
所用成分为：1.1%～1.6% C; 16%～22% Mn; 0.30%～1.00% Si; 1.50%～4.0% Cr; 0.1%～0.6% Ti; ≤0.1% P; ≤0.05% S。
冲击板寿命比原来提高50%以上。
文献［4］研究了低碳低锰(1.35% C,14%Mn)、中碳中锰(1.68% C,17%Mn)、高碳高锰(1.98% C,20% Mn)钢的组织和性能。
其中发现，在用MLD-10做不同冲击能量下的试验，考核加工硬化能力，高碳高锰的加工硬化能力优于中碳中锰的。
这说明了，同时提高碳和锰量可以提高加工硬化能力。
国内又有报道，安徽电力修造厂曾用下列成分的超高锰钢：1.53% C; 0.55% Si; 18.2% Mn; 2.65% Cr;0.22% Ti; 0.35% RE; ＜0.06% P; ＜0.05% S。
制作风扇磨冲击板，寿命比原来提高近一倍。
文章又介绍了，M.C.Uuxalel研制了在寒冷条件下用的含17%～20%Mn的超高锰钢，能提高冷脆抗力。
也提到了原苏联北方用的铁路辙岔改用Mn18以后，其寿命比原用的Mn13提高20%～25%。
又说，挪威某公司开发了一种含15%～23%Mn的超高锰钢，其初始硬度提高了HB80～150，加工硬化能力明显增强。
文献［6］报道，该厂接受外商订购的轧臼壁、衬套等部件，所用材料的成分为：1.05%～1.35% C; 17%～19% Mn; ≤1.0% Si; ≤0.055% P; ≤0.050% S; ≥0.50% Cr。
该文认为，C、Mn均用得高，其中碳量高有利于钢的耐磨性；锰量高则有利于提高冲击韧性。
文献［7］将传统的1.2C-13Mn-Cr高锰钢成分改为1.5C-18Mn-Cr。
其所以如此改变成分，是基于冲击磨损试验。
在不同碳量高锰钢的冲击磨损试验中，发现冲击磨损量随碳量增加而下降，在1.5%C时，冲击磨损量较小。
而在不同锰量(C=1.5%)的冲击磨损试验中，看到Mn=18%时，冲击磨损量出现极小值，所以该文选择了1.5%C和18%Mn。
该文还认为，当碳量增加时，σb 、δ、αK均下降，特别是当碳超过1.6%时，碳已超过溶解度极限，在水韧后仍不能消除碳化物。
因此，该文认为应提高锰量以消除碳量高时造成的碳化物，从而提高韧性。
2.2 Mn25最近看到国外有一专利：一种含25%Mn的超高锰钢，其性能为：σb840MPa,σs510 MPa，δ4%，HB217。
该专利认为这种钢的加工硬化速度快，在4个国家共25个单位运行考核表明，寿命增加30%左右。
基于目前看到的这些文献资料，采用超高锰钢的原因可能是：(1)提高加工硬化能力。
其中碳能起这个作用，但此时需要增加锰量以保持韧性；(2)在低温地区使用。
本文讨论了常用高锰钢中的一些易被混淆的概念，同时也介绍了超高锰钢目前研究使用的情况以及解释为了何采用超高锰量的原因。
作者单位：(广州有色金属研究院，）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0。
...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，供生产者考。
1 化学成分高锰钢按照家标准分为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。
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。
里特别提醒的是有认为只要化学成分合适，就可以多用回炉料。
这是有害的。
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，撒再金属液面上，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。