高锰钢的金相与热处理
ZGMn13热处理
ZGMn13简介
高锰耐磨钢是（HIGH MANGANESE STEEL）抵抗强冲击、 大压力物料磨损等耐磨材料中的最佳选择，具有其它耐磨 材料无法比拟的加工硬化特性。在较大冲击或较大接触应 力的作用下，高锰钢板表层产生加工硬化，表面硬度由 HB200迅速提升到HB500以上，从而产生高耐磨的表面层， 而钢板内层奥氏体仍保持良好的冲击韧性。高锰耐磨钢的 含碳量高，碳的质量分数达wC=0.9%～1.45%，wMn=11%～ 14%。由于高锰耐磨钢极易冷变形强化，很难进行切削加工， 因此高锰耐磨钢件大多是铸态的。GB/T 5680—1998共包含 五个牌号：ZGMn 13－1 、ZGMn 13－2、ZGMn 13－3 、 ZGMn 13－4、ZGMn 13－5 ，这五个牌号的成分与性能稍有 差异。
ZGMn13热处理
班级：材料1201 负责人：孙益栋 合作者： 赵琴思 .李跃. 尹磊.吴雪松.朱殊 指导教师：罗珍
热处理
热处理是现代工业中不可缺少的一项重要工序， 它可以不破坏材料而提高材料的性能使材料达到 需要的性能，对提高零件的性能，挖掘材料的潜 力，节约用材，延长机器零件使用寿命起着重要 作用。热处理在日常生活、医药、通讯、国防乃 至航天领域也有着极其重要的作用。是国家工业 技术发展水平的象征。随着人们对热处理这一技 术的认识和掌握，必将进一步推动人类的进步和 文明。因此，热处理在机械装备制造业中占有十 分重要的地位
结语
通过均衡入炉温度、 降低加热速率及合理安排码放 位置等，经固溶处理可有效地减少裂纹的产生，提 高 ZGMn13 高锰钢力学性能及产品质量
ZGMn13组织与性能
提高ZGMn13钢的含碳量虽然可提高耐磨性，但易使铸 件形成裂纹的倾向增大，且使其韧性降低。由于锰的 碳化物析出，降低了晶界处的含锰量和含碳量，在水 韧处理时易析出马氏体组织，从而降低ZGMn13钢的强 度和韧性；并使铸件容易开裂和在加热时脱碳。经水 韧处理后的ZGMn13钢，在较大冲击载荷或接触应力的 作用下，其表面即产生加工硬化，从而具有良好的耐 磨性，而且心部则仍保持高的韧性。高锰钢由于加工 硬化快，因此切削加工困难，故仅限于铸造零件。常 用来制造要求耐磨并承受大冲击载荷的零件
高锰钢的热处理
热处理技术与装备高锰钢的热处理是将高锰钢铸件加热到碳化物固溶的温度,并保温一定时间,然后在水中快速冷却,形成单一的奥氏体组织,使其强度和韧性大大提高,达到可加工硬化的目的。
与普通碳钢不同,高锰钢在水中淬火后不是变硬,而是变软了,因此高锰钢的热处理又叫水韧处理。
在热处理过程中,碳化物是在固溶态下溶解到奥氏体中去的,所以又叫固溶强化处理。
高锰钢固溶理的参数主要有入炉温度、升温速度、保温温度、保温时间、摆放位置等。
1入炉温度和加热速度高锰钢铸件在入炉之前,铸件表面的粘砂、披缝和浇注冒口要清理干净。
粘砂对铸件加热或冷却都有隔热作用,使铸件加热和入水后的冷却不均匀,严重粘砂会降低铸件入水后的冷却速度,造成晶界碳化物重新析出。
披缝较薄,在热处理加热时会脱碳,水淬后会变成马氏体,马氏体相变体积膨胀,可能会使铸件基体受到拉应力而开裂。
高锰钢导热性能低, 100℃以下为碳钢的1/4～1/6倍, 600℃时为碳钢的1/2～5/7倍。
高锰钢热膨胀系数大,为碳钢的2倍, 500℃以上更大。
虽然铸件在低温加热过程中无相变应力发生,但加热到300℃以上,会在晶内和晶界上出现脆性碳化物增多的现象,有时会发生珠光体转变。
高锰钢辙叉结构复杂,同一铸件壁厚相差悬殊,铸件本身存在不小不等的铸造应力。
在热第1期吴霞等:高锰钢的热处理处理的加热或冷却过程中不同部位存在较大的温差,产生热应力。
这样,热应力和铸造应力叠加,会使辙叉产生裂纹。
因此,必须控制高锰钢辙叉的入炉温度和加热速度。
高锰钢辙叉热处理工艺分两种:冷辙叉处理和热辙叉处理。
对于热辙叉,如果装入同一窑的所有辙叉的装窑温度基本和窑温一致,则这种工艺可以节能,提高效率。
但在实际生产中装窑温度很难与窑温一致,且相差较大,主要原因有:不同炉次的辙叉开箱水爆后在同一窑中进行热处理,造成同一窑中辙叉的初始温度不同;由于连续生产,每天窑的温度也不尽相同;季节性的温度变化导致辙叉与窑温的变化较大;辙叉在窑内的排序不同会造成一定的温差。
高锰钢衬板热处理技术阐述陈晓东
高锰钢衬板热处理技术阐述陈晓东发布时间：2021-08-31T07:47:40.085Z 来源：《中国科技人才》2021年第13期作者：陈晓东[导读] 高锰钢衬板是矿石生产设备中重要的构件，因此高锰钢衬板的性能质量会对设备运行状态、矿石生产效率等产生直接影响。
云南楚雄矿冶有限公司机械制造分公司云南楚雄 675000摘要：高锰钢衬板是矿石生产设备中重要的构件，因此高锰钢衬板的性能质量会对设备运行状态、矿石生产效率等产生直接影响。
当前运用于矿石生产设备中的高锰钢衬板一般都需经过热处理，本文运用文献资料法、调查法对高锰钢衬板热处理工艺要点进行分析，并就如何提高热处理质量展开探究，希望能为相关工作带来些许帮助。
关键词：高锰钢衬板；热处理技术；技术要点高锰钢衬板热处理技术中包含淬火工艺、二次弥散固溶处理工艺等，下面分段对高锰钢衬板热处理技术工艺要点进行具体分析。
1高锰钢衬板热处理淬火工艺对高锰钢衬板进行热处理时，时间、温度是最为重要的影响因素，时间与温度的调节控制情况直接关系到高锰钢衬板的热处理效果，影响刚锰钢衬板性能质量。
在不同的处理条件以及工艺要求下，热处理温度与时间也存在差异。
在采用热处理技术对高锰钢衬板进行处理时，工作人员要能熟悉掌握各种规模产品加热过程中的各种参数，同时找到各参数与装炉方式、衬板尺寸等之间的关系，在此基础上制定科学合理的热处理方案，获得最为理想的热处理效果【1】。
1.1大型高锰钢衬板淬火处理在处理大型衬板时要注意以下技术要点：大型高锰钢衬板具有尺寸大、组成复杂等特点，热处理工艺难度较大。
为避免大型高锰钢衬板在经过热处理后性能质量仍不满足使用要求，在具体的处理过程中就需对以下技术要点做详细控制：首先是掌握好热应力。
研究表明，大型高锰钢衬板热处理过程中的热应力会对热处理质量产生直接影响，当热应力过大时，高锰钢衬板的内部组织有可能会受到损坏，为此在处理过程中要对热应力进行控制，使热应力不超过组织应力。
高锰钢热处理工艺研究现状
高锰钢热处理工艺研究现状摘要：高锰钢是铁基耐磨材料中的典型产品，在耐磨材料中占有重要地位。
因其在高应力、高冲击载荷的工作环境下表现出极优异的抗磨性能，同时兼具优良的韧性及形变硬化能力，被广泛应用于采矿、破碎、挖掘及轨道行业。
高锰钢需要经过适当的热处理处理后方能具备理想的机械性能，达到耐磨材料使用标准。
近年来，随着高锰钢产品的不断发展及多样化，高锰钢热处理工艺的改进也备受各行研究者的重视。
关键词：高锰钢；热处理工艺；现状一、高锰钢的特点及其应用高锰钢材料，是指其合金元素锰含量在11%～14%、碳含量在0.9%～1.3%的合金铸钢，这种钢材在具有很高的耐磨性的同时，具有极强的韧性，可以抵抗剧烈冲击负荷，其在承受剧烈的冲击或接触应力下，金属表面会迅速硬化，而金属内部仍然保持极强的韧性，这种外硬内韧的特点对于部分轨道交通装备零部件的抗磨损耐冲击要求是极其有利的。
二、高锰钢的热处理（一）常规热处理1.固溶处理固溶处理又称水韧处理，是高锰钢最常规的热处理方式，即将工件加热到完全奥氏体化温度保温，然后快速入水冷却以获得单一相奥氏体组织。
实际生产中一般为1000℃～1100℃，温度过低不利于碳化物溶解，过高容易导致过烧，对于合金化高锰钢，该温度可适当提高。
高锰钢经过固溶处理后，其力学性能得到明显改善。
由于高锰钢的导热系数较小，热膨胀系数较大，在加热过程中容易产生热应力，加之铸件本身存在较大的铸造应力，使得高锰钢铸件在热处理过程中极易开裂，尤其对于结构复杂，壁厚悬殊较大的铸件更是如此。
因此，对不同结构、尺寸的工件往往会制定不同热处理工艺参数。
对于结构简单的小型件，为保证其生产效率及节约能源一般可省略低温预等温过程，直接在较高温度下（<750℃）入炉，并快速升温到奥氏体化温度1000℃～1050℃保温。
对于中等结构复杂或简单大型件，如壁厚超过40mm的履带，入炉温度不宜过高（<400℃），升温速率也应放缓到50～70℃/h，且加热到600℃～700℃时，可按1.5min/mm均温一段时间以消除铸造应力，防止工件产生微裂纹。
锰钢片的热处理方法-概述说明以及解释
锰钢片的热处理方法-概述说明以及解释1.引言1.1 概述锰钢片是一种常见的材料，在许多工业领域都有广泛的应用。
热处理是一种重要的工艺方法，可以提高锰钢片的硬度、强度和耐磨性，从而改善其机械性能和使用寿命。
通过控制热处理过程中的温度、时间和冷却速率等参数，可以对锰钢片进行定制化的处理，以满足不同的工艺需求。
本文将介绍一些常用的锰钢片热处理方法，并重点探讨其关键要点。
这些方法包括淬火、回火、正火和退火等，每种方法都有其特定的应用场景和优缺点。
在淬火过程中，锰钢片经过高温加热后迅速冷却，以获得高硬度和强度。
而回火则是在淬火之后对锰钢片进行加热处理，以减轻内部应力、提高韧性和延展性。
正火则是将锰钢片在适当的温度下保持一段时间，以使其达到均匀的组织结构和机械性能。
退火是通过加热和缓慢冷却来改变锰钢片的晶粒结构，提高其延展性和可塑性。
在本文的正文部分，将详细介绍每种热处理方法的具体步骤、参数的选择以及其对锰钢片性能的影响。
同时，还将讨论一些常见的问题和挑战，如热处理过程中可能出现的变形、裂纹等，并给出相应的解决方案和建议。
通过本文的阅读，读者将能够了解不同热处理方法的原理和适用范围，掌握正确的操作技巧，并能够根据实际情况选择合适的热处理方法，以满足锰钢片的工艺要求。
本文还将对未来锰钢片热处理方法的发展趋势进行展望，以帮助读者更好地应对日益复杂和高要求的工程问题。
总之，本文将为读者提供一份全面而系统的锰钢片热处理方法的指南，帮助其在实践中充分发挥锰钢片的优异性能，推动相关领域的发展进步。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以按照以下方式进行编写:2. 正文2.1 锰钢片的热处理方法要点1在这一部分，我们将介绍锰钢片进行热处理的第一个要点。
我们将详细讨论该方法的原理、工艺步骤和关键参数等内容。
通过了解和掌握这些要点，读者将能够更好地理解和应用锰钢片的热处理方法，达到预期的效果。
2.2 锰钢片的热处理方法要点2在这一部分，我们将介绍锰钢片进行热处理的第二个要点。
超高锰钢热处理时析出碳化物呢
超高锰钢热处理时析出碳化物是强化相呢还是还会降低机械性能的呢浏览次数：145次悬赏分：50 |解决时间：2011-4-22 23:08 |提问者：ning521x最佳答案简言说明：先了解一下高锰钢的性质，高锰钢在水韧处理后一般获得全部奥氏体，具有极好的韧性，不易断裂。
当在受到强烈冲击时，由于表面快速变形，使其变形硬化（目前高锰钢变形硬化机理一般为高位错密度、变形孪晶及诱发马氏体强化等），使钢表面的抗磨性大大提高，而心部仍保持良好的韧性。
因高锰钢只有受到强烈冲击时，其表面才会硬化而耐磨，因此高锰钢作用于硬质矿石时表现为耐磨，而作用于软质的沙土时就会很快被磨损。
高锰钢件在作业时会遇到不同硬质磨料的作用和受到大小不一的冲击。
为解决高锰钢作用于软质磨料不耐磨问题，开发了超高锰钢。
超高锰钢是在Mn13基础上又添加了Cr、Mo元素及Nb、V、Ti、B等微量元素，并进一步提高Mn含量，如ZGMn18Cr2、ZGMn18Cr2Mo等。
添加Cr、Mo等元素的目的是希望在高锰钢的奥氏体基体中存在大量Cr、Mo、V、Ti的细小、弥散碳化物，以提高高锰钢在低冲击载荷下不能有效获得变形硬化情况下的耐磨性。
又因Cr、Mo等元素为铁素体形成元素，因此还需要增加Mn含量来保证基体为奥氏体。
析出碳化物的热处理方法可以分两个方面：1）通过水韧处理的加热温度和冷却控制来得到细小、弥散碳化物，建议适当延长加热时间获得完全均匀化的奥氏体，迅速水冷至约200-400度空冷析出碳化物。
2）水韧处理处理后重新加热至200-500度等温一定时间后空冷析出碳化物。
最后回答“热处理析出碳化物是强化相还是会降低机械性能”的问题：一般来说，高锰钢的力学性能是强度不足而韧性有余。
析出碳化物会提高其强度，但会牺牲一定的韧性，当钢中存在大量的碳化物时，韧性会急剧下降。
确保碳化物细小并弥散分布可使韧性降低较小。
因此，碳化物的数量、形态、尺寸及分布都会对钢在不同使用环境的机械性能产生或有利或不利的影响。
锰钢件质量控制点
锰钢件质量控制点1、水韧处理温度不低于1040℃，确保铸件中的碳化物均匀、固溶。
2、水韧处理入水时间不超过1分钟.3、Mn/C应≧10.高锰钢件热处理规定1、壁厚不同的铸件分窑处理。
铸件码放要充分考虑火焰和水流方向，力求受热均匀，减少应力，确保淬火质量。
2、淬火池每半月清理一次，淬火时确保足够的清洁水量。
3、铸件进窑时,要求两煤气炉均已产生标准煤气，炉、窑正常，窑温不高于250℃.4、南炉小风量，微火(火势尽量小,必要时用2个风口送风）缓慢升温，（每小时升温速度不高于100℃)至第一阶段保温温度。
5、低温阶段升温时间要求：600×900齿板及易裂件，不少于4。
5小时，其它件不少于3。
5小时。
6、冬季铸件入窑预热,不少于2小时。
7、保证第一阶段保温时间及保温温度要求.8、完成第一阶段保温,进入升高温阶段,南炉可增加风量,增大火势.9、高温升温速度每小时可大于100℃，但600×900齿板，升温时不可少于4小时，其它件不少于3小时.10、单炉作业，窑温大于700℃，开始升高温时，可点热北炉,两炉共同进行升高温及高温保温。
（2721端衬、600×900齿板等壁厚大于100mm的铸件，保温时间不少于4小时，其它铸件按壁厚25mm保温1小时，计算保温时间）。
11、铸件出炉入水,必须协调、快速动作,总时间控制在50秒之内。
超过一分钟时，严禁再入水,必须拉回窑内重烧,并继续保温不少于1.5小时。
12、铸件入水后,在水中摆动不少于10分钟，不可提出水面.在水中的时间不少于40分钟。
13、铸件淬火过程中，应打开水池进水阀门，补充冷水,一般要求淬火前的水温小于30℃,淬火后的水温，不大于60℃.14、整个烧窑过程中，仪表记录的温度变化曲线,温差波动不应大于50℃。
15、煤气炉作业,必须严格执行操作规程及安全规定。
16、炉、窑作业，应做到各种材料充分利用，厉行节约。
高锰钢铸件生产工艺过程控制为提高高锰钢铸件的使用寿命,特别是解决高锰钢铸件在使用中出现的不耐磨、裂纹问题，根据铸钢生产条件，产品结构、铸件使用特性，特对高锰钢的生产工艺过程进行规范和控制.一、高锰钢的冶炼冶炼质量对铸件使用性能有重要影响,特别是入炉料质量低劣、成分不合格,配比不易协调时,把好冶炼关尤其重要。
超高锰钢热处理工艺及性能研究
Ｔａｂｌｅ２
不同热处理工艺条件超高锰钢的力学性能
ｗａｔｅｒ
Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｓｕｐｅｒ—ｈｉｇｈ ｍａｎｇａｎｅｓｅ ｓｔｅｅｌ ｂｙ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ
ｔｏｕｇｈｅｎｉｎｇ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
２．２
热处理工艺对超高锰钢组织和力学性能的影响 从表２中比较工艺１和２发现，经回火弥散强化的超高锰钢的强度、冲击韧性、硬度以及延伸率均比
谢敬佩等：
超高锰钢热处理工艺及性能研究
。２３‘
力学性能、金相和微观分析试样都从楔形块上制取，试样毛坯在高温箱式电炉中进行热处理。
１．３力学性能测试 在ＳＨＩＭＡＤ（岛津）ＺＵＡＧ—１２５０ＫＶ精密万能电子拉伸试验机上进行拉伸试验，改传统圆形拉伸试 样为板条状，利用线切割加工，避免切削加工过程中引起的硬化等问题，性能测试前进行砂纸打磨。金 属拉伸试验试样尺寸按ＧＢ２９７５切取。冲击试验在ＪＢ一３００Ａ摆锤式冲击试验机上进行，采用标准夏比 ｕ型缺口的冲击试样‘引。硬度测试采用ＨＢ一３０００布氏硬度试验机。 用配备了ＥＤＡＸ能谱仪的ＪＳＭ一５６１０ＬＶ型扫描电子显微镜观察超高锰钢的显微组织及冲击断口形貌。
ｔｒｅａｔｍｅｎｔ（１ ０００ Ｘ）
・２６・
２００８全国耐磨材料暨水泥矿山应用技术交流会
３
结论
（１）含合金元素Ｃｒ、Ｍｏ并经ＲＥ—Ｓｉ—Ｆｅ合金变质处理的超高锰钢在１ １００。Ｃ常规水韧处理后奥氏
体转变完全，晶粒均匀，晶内基本没有碳化物，晶界存在极少量未溶碳化物。冲击断口呈纤维状，综合力 学性能良好。 （２）经６００。Ｃ×６ｈ保温沉淀强化和回火弥散强化处理的超高锰钢晶粒度基本不变，晶内弥散析出细 小、均匀的颗粒状Ｍ，Ｃ，型碳化物，这些碳化物符合第二相强化原则，提高了超高锰钢的力学性能。 （３）优化出含合金元素Ｃｒ、Ｍｏ的超高锰钢最佳热处理工艺为：加热至１１００。Ｃ×４ｈ，水淬，再经２５０。Ｃ ｘ４ｈ回火处理。经过优化，奥氏体晶粒细小，晶内颗粒状碳化物均匀、弥散分布，力学性能得到显著提 高：ｏｒｂ＝９９４．５１Ｍｐａ‘，ｏｒ。＝４３０．９８Ｍｐａ，ｄｋ＝２６０Ｊ。ｅｍ～，ＨＢ＝２２７，８＝５５．０３％。与常规水韧处理相比ｏｒｂ 提高了１８．２％，ｏｒ。提高了７％，Ｏｔｋ提高了２２％，８提高了３０．３％，硬度提高了９．７％。 参考文献