高锰钢的热处理
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
ZGMn13
ZGMn13、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。
mn13高锰钢的热处理工艺研究
mn13 高锰钢的热处理工艺研究
本文研究了 mn13 高锰钢的热处理工艺，包括热处理方法、加热温度、保温
时间、淬火温度等方面，以提高钢的弹性极限、力学性能和机械性能。
mn13 高锰钢是一种常用的弹簧材料，具有良好的弹性性能和机
械性能。
为了充分发挥这些性能，热处理工艺是非常关键的。
一般来说，弹簧的主要热处理工艺是淬火中温回火，以达到最好的弹性极限。
对于刀片等需要良好力学性能的制品，选择的热处理工艺是淬火高温回火，也称为调质处理。
在热处理过程中，加热温度和保温时间是非常重要的参数。
如果温度过高或保温时间过长，可能会导致钢的晶粒粗大、变形或开裂等问题。
因此，具体的加热温度和保温时间需要参考热处理手册，根据钢的具体情况进行调整。
淬火是热处理过程中的重要环节，它通过快速冷却来使钢的组织发生变化，提高钢的硬度和强度。
淬火温度的选择取决于钢的类型和所需性能。
对于 mn13 高锰钢，通常选择的淬火温度范围在 400-500°C 之间。
在淬火后，需要进行回火处理，以降低钢的硬度和提高其弹性极限。
回火温度的选择同样取决于钢的类型和所需性能。
对于 mn13 高锰钢，通常选择的回火温度范围在 200-300°C 之间。
总之，mn13 高锰钢的热处理工艺需要根据具体制品的需要进行
调整，以达到最佳的性能和质量。
高锰钢的热处理工艺
高锰钢的热处理工艺嘿，朋友们！今天咱就来聊聊高锰钢的热处理工艺，这可真是个有趣又重要的事儿呢！你知道吗，高锰钢就像是个脾气有点怪的家伙。
要想让它乖乖听话，发挥出最佳性能，热处理工艺可不能马虎。
咱先说说加热这一步。
这就好比给高锰钢洗个热水澡，但水温可得掌握好，不能太高也不能太低。
要是温度不合适，那可就像洗澡水忽冷忽热，让人不舒服一样，高锰钢也会闹脾气呢！加热要均匀，要让每一处都能感受到合适的温度，这样它才能舒舒服服地准备好接下来的变化。
然后是保温。
这就像是让高锰钢在温暖的环境里多待一会儿，让它好好享受一下，彻底发生变化。
时间不能太短，不然它还没反应过来呢；但也不能太长，不然它可能会不耐烦哦。
接着就是冷却啦！这可是关键的一步，就像一场刺激的冒险。
冷却速度的快慢能决定高锰钢最后的性格呢。
快速冷却，它会变得坚硬而有韧性；慢慢冷却，它可能就会比较温顺一些。
你说神奇不神奇？咱再打个比方，高锰钢的热处理工艺就像是给它做一次全方位的改造。
加热是为它打开改变的大门，保温是让它在这个过程中沉淀和成长，冷却则是给它定型，让它成为我们需要的样子。
在实际操作中，可不能随随便便就开始哦。
得像对待宝贝一样小心翼翼，每一个细节都要注意到。
温度的测量要精准，时间的把握要恰到好处，稍有不慎，可能就前功尽弃啦！你想想，如果因为我们的一点疏忽，让高锰钢没能发挥出它应有的性能，那多可惜呀！所以呀，我们得认真对待这个热处理工艺，让高锰钢在我们的手中变得无比强大。
总之呢，高锰钢的热处理工艺看似简单，实则暗藏玄机。
我们要用心去钻研，去实践，才能真正掌握其中的奥秘。
让我们一起加油，把高锰钢的热处理工艺玩得团团转，让它为我们的生产和生活带来更多的便利和惊喜吧！可别小瞧了这看似普通的热处理工艺哦，它能创造的奇迹可多着呢！。
高锰钢铸件热处理保温时间 070
高锰钢铸件的热处理温度和保温时间
高锰钢的热处理的温度：经过长期的实践，对于不含其它合金元素的常规成分的高锰钢的水韧处理温度一1050-1100℃最为合适。
中间阶段（650-700℃）保温的目的是是厚壁铸件温差减小，炉内温度均匀，同时为升高问做好准备。
形状简单、小型薄壁件慢速升温可不做停留。
热处理的保温时间：在保温阶段希望碳化物全部溶解，成分尽可能均匀。
确定保温时间要考虑的主要因素是：铸件的壁厚、水韧处理掉额温度、钢的化学成分、铸件的结构特点、铸件结晶凝固的特点等。
铸件壁愈厚，保温时间愈长，经验数据是每25mm需要保温1h。
钢中碳和硅含量高，碳化物数量增加；钢中钼、钒、钛合金是碳化物难以溶解；枝晶间偏析的块状碳化物难以溶解；浇注温度高，析出粗大块状或晶间网状碳化物，这些碳化物的数量、形状、难溶程度等不利于自身溶解时，保温时间也要适当延长。
含有合金元素的渗碳体性碳化物和合金元素的特殊碳化物在较低温度下即使长时间保温也难以完全溶解或根本不溶解，为了使铸态组织中碳化物完全溶解，从效果上看，提高温度比延长保温时间要好。
高锰钢热处理工艺流程
高锰钢热处理工艺流程《高锰钢热处理工艺流程》嘿，大家好呀！今天咱来聊聊高锰钢热处理工艺流程。
这事儿啊，可有意思着呢！我先给大家讲个小故事哈。
有一次我去一个工厂参观，正好看到他们在对高锰钢进行热处理。
哇塞，那场面，可真是让我大开眼界。
一开始啊，工人们把高锰钢放进一个大大的炉子里面，就像把宝贝小心翼翼地放进保险箱一样。
这个炉子可神奇了，它能把温度升得高高的。
然后呢，就开始加热啦。
我就眼睁睁地看着那温度一点点升上去，心里还想着，这高锰钢在里面会不会热得受不了呀。
在加热的过程中，工人们可紧张啦，眼睛一直盯着各种仪表，就像医生在看着病人的心电图似的。
他们要时刻关注着温度的变化，不能有一丝一毫的差错。
等温度达到要求了，就进入了保温阶段。
这时候啊，就好像让高锰钢在里面好好睡一觉，让它充分吸收热量，发生一些奇妙的变化。
我在旁边都不敢大声说话，生怕吵醒了它似的。
保温一段时间后，重头戏来啦，那就是冷却！工人们把高锰钢从炉子里拿出来，然后用各种方法让它快速冷却。
有的用水浇，那滋滋的声音，就像放鞭炮一样；有的用风冷，呼呼的风声，感觉像是在给高锰钢吹风扇呢。
我在旁边看着，心里那个好奇呀，这高锰钢经过这么一番折腾，到底会变成啥样呢。
等冷却完成后，我一看，哇，和之前完全不一样啦！变得更加坚硬、更加耐磨了。
这就是高锰钢热处理工艺流程的大致过程啦。
从加热到保温再到冷却，每一步都很关键，都需要工人们精心操作。
就像我们做饭一样，火候掌握不好，做出来的菜就不好吃。
其实啊，生活中很多东西都需要经过类似的处理才能变得更好。
就像我们人一样，也要经过各种磨练和考验，才能变得更加坚强、更加优秀。
所以呀，大家可别小看了这高锰钢热处理工艺流程，它里面蕴含着很多道理呢。
下次要是有机会，大家也可以去工厂看看，亲自感受一下这个神奇的过程。
好啦，今天就和大家聊到这里啦，希望你们喜欢我讲的这个小故事和关于高锰钢热处理工艺流程的介绍。
拜拜啦！。
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。
高锰钢铸件的热处理
高锰钢铸件的热处理高锰钢的铸态组织中除奥氏体相外，还有析出的碳化物。
为获得高韧性，必须予以热处理，以消除铸态组织中晶内和晶界上的碳化物。
高锰钢含碳量通常为l3％左右，要消除其铸态组织的碳化物，需将钢加热到l000。
C以上，并保温适当时间，使其碳化物完全溶解，随后迅速冷却，这种热处理通常称为水韧处理。
(1)水韧温度水韧温度取决于铸钢成分，通常为1050～1080°C。
过高的水韧温度会导致铸件表面严重脱碳，而且奥氏体晶粒中和晶界上将析出共晶碳化物。
由于共晶碳化物是不能重新热处理来消除的脆性相，应尽量避免产生。
(2)加热速率高锰钢比一般碳钢铸件的导热差，铸件在加热时易引起应力；厚壁铸件则宜采用缓慢加热。
为减少铸件加热过程中变形或开裂，生产上常采用预先在650℃保温，再快速升到水韧温度的处理工艺。
(3)保温时间保温时间主要取决于铸件的壁厚，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每25mm保温lh计算。
(4)冷却冷却过程对铸件规定的性能指标及组织状态有很大的影响。
水韧处理时，铸件入水前的温度应在950℃以上。
为此，铸件从出炉到入水不应超过2min，水温保持在40℃以下。
水韧处理后可根据铸件的要求及复杂程度适当进行回火，但回火温度不应超过250℃。
为缩短热处理周期，可利用铸态预热进行高锰钢水韧处理。
其工艺为：铸件于ll00～1180°C自铸型中取出，经除芯清砂后，铸件温度允许冷却到900～I000℃，然后装入并加热到l050～1080℃的炉内保温3～5h后水冷。
该处理工艺不仅简化了热处理工艺，减少了铸件在型内的冷却时间，而且可提高铸件的性能。
利用预热处理的高锰钢铸件冲击韧性比常规处理的提高5%～15％。
用于破碎机的高锰钢固定板进行工业试验(破碎物为花岗岩和花岗闪长石，环境温度30～40℃，其使用寿命提高50％。
此外，高锰钢还可实行弥散硬化处理，适用于添加Mo或其他碳化物形成元素的高锰钢，如ZGMnl2Mo2铸钢，可先在580～610℃退火2h，以便析出碳化物强化奥氏体，然后再加热到l000℃左右淬火。
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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。
这样导致辙叉与炉窑存在较大温差。
沈阳铁路局薛家配件厂老工艺的热辙叉升温起点高(450℃),升温速度快(150℃/h)。
由于高锰钢导热性差,就会使辙叉内部产生较大的热应力,在随后的水淬急剧冷却处理中或前期升温时发生开裂。
对于冷辙叉(温度为室温)前期均温不够、保温时间短、升温起点高(分别为400℃和200℃),升温快(分别为160℃/h和90℃/h)。
这样升温曲线起点、辙叉和炉窑起始温度存在较大温差,导致辙叉在水韧处理后开裂。
图1是他们改进后的高锰钢辙叉热处理工艺。
在新工艺中,冷辙叉的装窑温度降到室温,热辙叉装窑温度降到150℃。
两种辙叉入窑后都均温1. 0～1. 5h后再升温。
在650℃以下升温时,由于高锰钢晶界和晶内会析出碳化物,有时还会发生珠光体转变,因此升温速度要慢。
改进后的工艺,冷、热两种辙叉从150℃升温到650℃时,升温速度均为90℃/h,冷辙叉在150℃以下升温速度要降到70℃/h。
此外,在650℃以下升温时,升温速度随高锰钢中C、P含量增加而放慢,这是因为C、P含量与热处理时加热裂纹密切相关。
升温到650～700℃时,要保温1～2h,目的使辙叉温度均匀,消除铸造应力。
温度大于650℃,超过了高锰钢的弹性变形温度,高锰钢由弹性状态进入塑性状态,而且脆性碳化物逐渐溶解到奥氏体中去,钢的强度和塑性得到改善,加上保温处理,铸造应力得到消除。
因此随后可以快速升温,升温速度大于100℃/h,甚至到150℃/h。
图1高锰钢辙叉改进后的热处理工艺2固溶处理温度和保温时间固溶处理温度和保温时间确定的根据为:碳化物充分溶解、奥氏体适当的晶粒度、钢中化学成分均匀,得到最佳的力学性能、防止过热组织出现。
TB/T447- 2004规定对不含其他合金元素高锰钢辙叉的水韧处理温度为1000～1100℃。
渗碳体型的碳化物溶解过程是碳从碳化物中向奥氏体中扩散,原来渗碳体相的铁原子自扩散,并形成面心立方的奥氏体。
(Fe,Mn)3C型碳化物中的碳原子和其它原子作用力较弱,扩散过程容易进行,溶解速度较快。
加热到1000℃, (Fe,Mn)3C即可全部分解。
为了加速分解、溶解和扩散,促进成分均匀化,固溶温度为1050～1100 ℃已足够了。
温度超过1050 ℃时,奥氏体晶粒开始长大。
当温度达到1120℃时, 奥氏体晶粒明显长大。
温度大于1150℃时,晶粒粗大,出现过热组织。
对于含有铬、钼、钒、钛等碳化物形成元素的高锰钢,在组织中会有特殊碳化物,其溶解较困难,其固溶温度应提高30～50℃。
如马广清等人[2]的研究表明,对于含铬、钼、钒的高锰钢,水韧处理温度为·5 4 ·热处理技术与装备第30卷1050℃时,不能使奥氏体转变完全,碳化物也不能充分析出;在1100℃加热温度下,奥氏体转变完全、晶粒细小,碳化物弥散其中,并有较好的力学性能。
而水韧温度为1150℃时,晶粒有变大趋势。
保温时间只要能使碳化物充分溶解、成分基本均匀即可。
过长的保温时间对力学性能无益。
表1为保温时间对高锰钢辙叉力学性能的影响,其中铸件的化学成分、加热时间及保温温度(1080℃)均相同。
从表1可以看出,保温0. 5h显然不足,保温2h效果最好,超过2h时性能有所下降。
由于各厂家在保温之前热处理工艺不尽相同,保温时间有所差别,根据目前收集到的文献[3～6],高锰钢辙叉保温时间为2～6. 5h。
表1保温时间对高锰钢力学性能的影响Table1 Effectof holdingtimeonmechanicalpropertiesof highmanganese steel保温时间/h σ0. 2/MPa σb/MPa δ(%) ψ(%) αk/J. cm- 20. 5 389. 32 789. 44 41. 5 32. 4 263. 801. 0 406. 98 739. 42 28. 2 32. 5 267. 722. 0 394. 23 769. 82 33. 3 34. 8 281. 453.0 400. 11 751. 19 32. 4 37. 4 232. 423水韧处理中的冷却冷却的目的是得到过冷奥氏体,即把高温奥氏体组织保留到常温。
为保持碳化物完全溶解和获得稳定的奥氏体组织,必须从高锰钢奥氏体化温度快速冷却。
在超过Acm温度冷却时,保证碳化物完全溶解到固溶体中的温度比维持有奥氏体组织温度要高些。
表2是不同冷却方式对力学性能的影响。
从表2可以看出,高锰钢经高温保温阶段后,要以尽量快的速度水淬冷却,使高温时得到的单相奥氏体组织保持到常温。
如果高锰钢铸件水淬前温度过低,组织中会析出碳化物。
析出的碳化物首先在晶界上出现,在水淬时会被保留下来,除非经过重新加热处理否则不可能消除。
当它的析出数量较多时,在激冷的收缩应力作用下会使铸件在晶界处出现淬火裂纹。
在960℃,由于相变,碳化物开始从奥氏体中析出,到900℃以下,析出速度加快。
因此规定高锰钢铸件从打开炉门到入水的时间不能超过1min,以保证铸件在900 ℃以上入水。
高锰钢在空气中,从1080℃降到900℃要1分多钟。
该时间最好不超过30s,因为30s可使铸件降温70～90℃, 30s内可使铸件在960℃以上入水。
为了使高锰钢辙叉出炉后迅速入水,热处理时将辙叉放在窑内反转式台车上。
保温结束后,将台车拉到水池边,台车反转,整车辙叉进入水中。
水淬时冷却速度不足也会在冷却过程中从奥氏体中析出碳化物。
为使水淬时有更好的散热条件,水池中水容量要求为铸件重量的8～10倍。
如水池是循环冷却水,可适当减少水池容积。
水池的深度要保证铸件全部浸没在水中。
入水时要求水温小于45℃,最好小于30℃,处理后水温小于60℃,以保证冷却速度。
向池内吹入压缩空气,或是设法使铸件在水池中往返移动,可加快传热过程。
高锰钢铸件冷却速度要达到30℃/s。
表2冷却方式对高锰钢力学性能的影响Table2 Effectof coolingmodeonmechanicalpropertiesof highmanganese steel冷却条件抗弯强度/MPa 挠度/mm1050 ℃保温90min水淬914. 96 631050 ℃保温90min炉冷2min水淬884. 56 561050 ℃保温90min空冷2min水淬877. 70 534高锰钢的脱碳现象在热处理过程中,高锰钢经常发生脱碳现象。
固溶温度越高,高温下保温时间越长,高锰钢常常在·6 4 ·第1期吴霞等:高锰钢的热处理炉内氧化气氛中脱碳。
图2是高锰钢在1100℃保温2h后,工件表面碳和锰元素的变化趋势。
图3显示了固溶保温时间对高锰钢表面脱碳层厚度的影响。
由于表面贫碳、贫锰,水韧后在表面出现马氏体转变,而基体仍为奥氏体。
因此研究高锰钢性能时,应避免使用表面层试样。
由于表层与基体组织不同,表层和基体之间出现应力,在随后的水淬冷却过程中,两种组织的线收缩率不同,使表层容易开裂。
脱碳会使高锰钢力学性能下降。
为避免脱碳,高锰钢热处理过程的温度要尽量低,速度要尽量的快,或者使用保护气氛[7]。
辙叉水韧处理后,应将表面的脱碳层打磨掉。
5码放位置研究表明,高锰钢辙叉产生裂纹的几率与其在窑炉中的位置有关。
图4[8]显示了辙叉在窑内的摆放位置。
窑炉内台车上共有5层辙叉。
其中第五层辙叉产生裂纹几率最小,第三层产生裂纹的几率最大。
这是由于第图4窑内辙叉摆放位置Fig. 4 Puttingpositionof crossingin stove三层、第二层和第四层的辙叉相互遮挡面积大、炉气在炉窑内热循环不良、均温效果差的结果。
通过降低挡火墙高度,使第三层和第二层辙叉出现裂纹的几率有所下降。
由此可见,辙叉热处理裂纹与辙叉在窑内的位置大有关系,且不同的位置均有可能产生裂纹,无论是中间位置,还是顶部和边缘位置。
此外,相同层次不同结构的辙叉出现裂纹的几率也不一样。
杂型结构辙叉比单开辙叉出现裂纹的几率要大,这是因为杂型结构复杂,铸造残留应力大,同时,不同部位温差也大。
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