高锰钢 (2)
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(％)：C0．90～1．50Mn10.0～15．0Si0．30～1.0 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。
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％。
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。
浅谈高锰钢的应用及新发展
浅谈高锰钢的应用及新发展英国人哈特菲尔德（Hadfield）于1878年开始进行锰钢的研究。
4年后，他第一次获得奥氏体组织的高锰钢。
Hadfield于1883获得了高锰钢专利。
笔者现就对高锰钢的发展及种类做一简要介绍。
高锰钢依其用途，可分为以下几类。
一、耐磨钢这类钢的化学成分为：ω(C)=0.90～1.50%、ω(Mn)=10.0～15.0%、ω(Si)=0.30～1.05%、ω(S) ≤0.05%、ω(P)≤0.05%。
为了某种特定的目的，还可加入Cr、Ni、Mo、V、Ti等元素。
高锰钢具有很高的强度和冲击韧性。
高锰钢的使用组织为奥氏体，在工件经受强烈冲击或高压力的条件下，其表面发生塑性变形，奥氏体产生加工硬化，外加的驱动力促使奥氏体向马氏体转变，使硬度可以从HB170~225提高到HB500~800，而心部依旧保持原有的硬度和良好的韧性。
由于高锰钢的这一卓越性能，因而广泛用于制作挖掘机的铲齿、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。
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。
高锰钢的铸态组织为奥氏体、碳化物和珠光体所组成，有时还含有少量的磷共晶。
由于碳化物沿晶界析出降低钢的强度和韧性。
因此，铸造零件必须进行热处理，使高锰钢获得完全奥氏体组织。
方法是将铸件加热至1000~1100℃，保温一段时间，使碳化物完全溶解于奥氏体中，然后迅速水冷淬火，使高温奥氏体固定到室温。
这一热处理过程称为“水韧处理”。
二、介稳奥氏体中锰钢如果没有外加压力或冲击力，或压力和冲击力较小，不会产生充分的加工硬化现象，工件的耐磨性就大为降低。
对于厚大断面工件，心部常常出现碳化物，而降低其使用性能。
寒冷条件下使用高锰钢时常出现脆断现象，而在湿磨条件下又面临腐蚀磨损问题。
这些实际应用过程中经常出现的问题，又促使人们在高锰钢的基础上寻求新的解决方法。
后来，人们研制了中锰奥氏体钢，开辟了一条发挥奥氏体锰钢潜力的新途径。
高锰钢的性能及特点
高锰钢是一种由高锰（含碳量低，硅和锰质量比为10∶1的铁素体）
作为组元的低合金冷作结构钢，具有优良硬度、耐蚀性、耐磨性、耐
热性和低价格等优点。
由于其具有出色的抗腐蚀性，高锰钢通常用于接触腐蚀性物质环境中。
在氯离子/硝酸介质中，其耐腐蚀性比传统钢材更出色，能确保使用寿
命更长，比普通钢耐磨性也更强。
它还具有良好的低温冲击性能，并
不易受到结晶质变的影响。
此外，高锰钢具有优异的气体和液体的透气性，可以有效的促进物料
的气液循环，在提高产量的同时缩短物料的反应时间，从而提升整个
生产过程的运行效率。
由于高锰钢厚度薄，耐热性和抗拉强度高，它常用于制造薄壁零件、
冷滚压件、冶金涂层件、关键机械零件，以及用于空调、冰箱和其他
大型器具的外壳及支架等。
此外，高锰钢的价格也极具竞争力，它居衡中碳钢价格之上，但低于
奥氏体不锈钢，因此，使用高锰钢也可以降低总的生产成本。
总之，高锰钢的耐腐蚀性强、耐穿刺性好、耐热，抗拉强度高且价格低，这些优点使其在许多行业中大受欢迎。
我国高锰钢的型号
我国高锰钢的型号摘要：一、引言二、高锰钢的种类与特点1.65锰2.锰18铬23.锰134.锰165.锰13铬26.碳含量与冲击性能的关系三、高锰钢的应用领域四、如何选择适合的高锰钢型号五、结论正文：我国高锰钢的型号丰富多样，根据家标准5牌号，主要区别在于碳含量。
高锰钢的碳含量在0.75%至1.45%之间，受到冲击时，碳含量较低，锰含量在11.0%至14.0%之间。
以下是对一些常见高锰钢型号的简要介绍：1.65锰：这是一种高锰钢，其碳含量约为0.65%，广泛应用于建筑、矿山、冶金等领域。
65锰钢具有较高的韧性和耐磨性，适用于制造磨损件和冲击件。
2.锰18铬2：这种高锰钢的碳含量约为1.8%，铬含量为2%。
它具有较高的硬度和耐磨性，适用于制造耐磨零件和磨损环境下的零件。
3.锰13：这是一种低合金高锰钢，碳含量约为1.3%。
锰13钢具有较好的韧性和耐磨性，适用于制造工程机械、建筑机械等领域的零件。
4.锰16：这是一种中锰高锰钢，碳含量约为1.6%。
锰16钢具有较高的韧性和耐磨性，适用于制造受冲击的零件和磨损环境下的零件。
5.锰13铬2：这是一种高锰钢，其碳含量约为1.3%，铬含量为2%。
它具有较高的硬度和耐磨性，适用于制造耐磨和受冲击的零件。
在选择高锰钢型号时，应根据零件的受力条件、磨损环境和工作温度等因素进行综合考虑。
对于受冲击较大的零件，应选择碳含量较低的高锰钢，以提高其韧性和抗冲击性能。
而在磨损环境下，应选择具有较高耐磨性的高锰钢，如锰18铬2等。
总之，我国高锰钢型号繁多，具有不同的性能和应用领域。
选择适合的高锰钢型号，可以充分发挥钢的性能优势，提高零件的使用寿命和可靠性。
我国高锰钢的型号
我国高锰钢的型号
（原创实用版）
目录
1.我国高锰钢的概述
2.高锰钢的型号分类
3.常见高锰钢型号及其特点
正文
【我国高锰钢的概述】
高锰钢，全称高锰低碳钢，是一种以锰为主要合金元素的钢材。
在我国，高锰钢主要应用于矿山、工程机械、铁道车辆等领域，因其具有较高的耐磨性和抗冲击性而备受欢迎。
【高锰钢的型号分类】
在我国，高锰钢的型号主要分为以下几种：
1.Mn13：这是最常见的高锰钢型号，其锰含量在 13% 左右，具有较好的耐磨性和抗冲击性。
2.Mn16：这种型号的高锰钢锰含量更高，达到了 16%，因此其耐磨性更优，适用于磨损更为严重的环境。
3.Mn18：这是高锰钢中的高端产品，其锰含量高达 18%，具有极高的耐磨性和抗冲击性，常用于制造冲击负荷大的部件。
【常见高锰钢型号及其特点】
1.Mn13：这种型号的高锰钢具有良好的耐磨性和抗冲击性，广泛应用于矿山、工程机械等领域。
同时，Mn13 型号的高锰钢还具有良好的焊接性能和冷弯性能，便于加工和使用。
2.Mn16：由于其高锰含量，Mn16 型号的高锰钢具有更优的耐磨性，
常用于磨损严重的环境，如冲击负荷大的矿山设备、铁道车辆等。
3.Mn18：作为高锰钢中的高端产品，Mn18 型号的高锰钢具有极高的耐磨性和抗冲击性，常用于制造冲击负荷大的部件，如破碎机、磨机等。
同时，Mn18 型号的高锰钢也具有良好的耐腐蚀性和高温性能。
高锰钢的发明
高锰钢是一种特殊的钢材，其发明可以追溯到20世纪初。
以下是高锰钢的发明背景和相关信息：
高锰钢最早由英国冶金学家罗伯特·哈德菲尔德（Robert Hadfield）于1882年发现和研究。
他在对锰的研究中发现，当将锰与铁相混合时，可以产生一种特殊的钢材，具有出色的耐磨性和抗冲击性能。
高锰钢的主要成分是铁和锰。
一般情况下，高锰钢中的锰含量可以达到12-14%，远高于传统钢材中的锰含量。
这种高锰含量赋予了高锰钢出色的硬度、耐磨性和抗冲击性能。
高锰钢具有许多优点，使其在一些特定领域得到广泛应用。
其中包括以下几个方面：
1. 耐磨性：高锰钢具有出色的耐磨性能，可以在恶劣的工作环境下长时间使用，如矿山、建筑工地等。
2. 抗冲击性：高锰钢具有良好的抗冲击性能，可以有效地抵御冲击和挤压力，减少变形和破裂的风险。
3. 高温强度：高锰钢在高温下仍然保持良好的强度和硬度，因此在一些高温工作环境中具有较好的应用前景。
4. 抗腐蚀性：高锰钢具有较好的抗腐蚀性能，尤其对酸性介质和海水的腐蚀具有较强的抵抗能力。
高锰钢的发明对于提升材料工程领域的发展和应用具有重要意义。
它在矿山、建筑、冶金等行业中得到广泛应用，为解决耐磨、抗冲击等问题提供了有效的解决方案。
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高锰钢(high manganese steel)是指含锰量在10％以上的合金钢
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(％)： Co:90～1．50Mn:10.0～15．0 Si:0．30～1.0 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 σ0.2340～470MPaδ15％～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。
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，从而为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。
3、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)。
二、高锰钢的物理性能
1．密度。
在15℃时的密度为7．870～7．98059／m3，液态时密度为7．05009／m3。
2．热导率、线膨胀系数及比热容。
高锰钢的热导率低，而线膨胀系数大，这是高锰钢的一大特点。
在铸件设计和制造工艺上应加以考虑，否则在铸造和焊接过程中容易出现裂纹。
3．磁导率。
水韧处理后的高锰钢的组织是单相奥氏体，无磁性，磁导率为l．003～1．03H ／m；高锰钢热处理中表层脱碳，磁导率为1．3H／m。
4.铸造性能高锰钢的流动性较好；凝固收缩较大，易形成缩孔；高锰钢因含碳量高、导热性较低以及结晶生长速度较快，易产生粗大的柱状晶组织。
锰钢因线膨胀系数大、导热性较低、热应力和收缩应力较大，加之铸态强度和塑性较低，其热裂、冷裂及变形倾向较碳钢大。
由于高锰钢液易生成Mn0，从而易于和型砂中的二氧化硅发生化学反应而导致铸件表面粘砂，为此应在铸型和型芯上采用碱性或中性涂料，目前多采用以镁砂粉为骨料的涂料。
5.高锰钢的机加工性能
高锰钢有强烈的加工硬化能力，给切削加工带来很大的困难，应尽量铸造成形，避免加工。
必须机加工的锰钢件，常采用以下措施：
a．用陶瓷刀具切削加工；
b．用磨削加工；
C．在铸件需加工部位(如加工螺纹)预埋不易淬硬的软钢。
三、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0.75％－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P是最要紧的，需使磷低于 0.07％。
铬是提高抗磨性的，一般在2.0％左右。
四、热处理
热处理开裂，是低温阶段升温过快所致。
故正确的操作是350℃以下，升温速度<80℃/h，750℃以下，<100℃/h，且有不同时期的保温。
至>750℃时，铸件内呈塑性状态，可以快速升温了。
至1050℃时根据铸件的厚度确定保温时间，然后再升到1100℃以上。
给出炉降温留有余地然后尽快入水。
高温时升温太慢，保温时间太短，出炉后到入水时间间隔过长（不应>0.5min），这一切都影响铸件质量。
入水温度应<30℃，淬火后，水温<50℃，水量应不小于铸件重量的8倍。
冷水从池下部进入，温水从池顶面流出。
铸件在水池中要三个方向不停地一动。
五、性能特点
经防磨技术处理后，材料表面可达到500—550布氏硬度，继续保持内部柔韧度，表面摩擦力最小化，可用高锰钢或类似材料进行焊接，可被乙炔氧炬切割，无磁性等。