高锰钢铸件生产的探讨s

首选成分
➢ 对于强度、硬度、韧性和抗疲劳的最佳组合，建议：(源自 CTI Material Facts sheet section K 1992)
➢ 稳定的奥氏体高锰钢组织中锰的含量必须在10%以上才能获得较高的韧性和延伸 率。因此碳和锰的比例必须维持在1：10以上。
➢ 碳范围 1.10 ~ 1.20% ➢ 硅范围 < 1.00 ➢ 锰范围 11.00~13.00 ➢ 硫和磷
磨损特性：
通常认为存在的几种磨损形式，可分为：
1. 磨粒磨损 –从外部进入摩擦面间的游离硬质颗粒或摩擦表面上的硬质凸峰，在摩擦过 程中引起材料脱落的磨损现象。高锰钢同时具有高的强度和韧性，并且其具有加工硬 化功能，磨损后形成新的坚硬的表面。因此在这种磨损条件下，高锰钢是种很好的材 料。
2. 粘着磨损 - 摩擦表面的不平度凸峰在相互作用的各点产生结点后再相对滑移时，材料 从运动副的一个表面转移到另一个表面，便形成了粘着磨损。
合金元素的影响
硫 – 高锰钢中硫的含量要求并不太严格，这是因为在高锰钢中硫和锰结合成硫化锰，大部 分随炉渣而去除。残留硫多以球状硫化锰形式存在，对钢性能影响不大。
锰钢焊补比较容易，但焊补会导致作业周期延长、带来组织结构问题（裂纹），尤其是含 磷性高的情况下。
合金元素的影响
铬 – 通常薄壁件 < 3.0%，当含量高时，客观存在将形成碳化物分布在晶界上而增加脆性 ， 铬的加入量有助于提高奥氏体的稳定性。
希望通过对这种材料的很好理解，通过提高我们正确、快速判定问题的能力，满足铸件 的要求和用户的需求，以此来满足工业的要求。
本报告包含高锰钢铸件生产的以下方面内容：
➢ 第一部分 ➢ 第二部分 ➢ 第三部分 ➢ 第四部分 ➢ 第五部分 ➢ 第六部分 ➢ 第七部分 ➢ 第八部分
– 高锰钢材质 – 凝固特性 – 晶粒大小的影响 – 补缩距离的设想 –冒口缩颈的设想 – 冒口的计算 – 浇注系统的计算 – 铸件缺陷的分析
镍 – 加入量较低，一般低于4%,能很好稳定奥氏体，能抑制热处理过程中晶界碳化物的形 成，提高高锰钢的脆化温度，便其对切割、焊补以及工作温度敏感性降低。但该元素成本 较高。
1.05 – 1.35 % 碳 11.0 – 14.0 % 锰 1.0 % 最大. 硅 0.07 % 最大.磷
返回目录
碳和锰的关系的重要性在于它影响材料的韧性。 从Oliver and Boyd 先生的研究可以看出。
高锰钢 – 材质
此钢对使用过程中发生的三种类型的磨损有极佳的抗磨性能。这种性能使得锰钢广泛用于 矿山、采石、土建行业铸件材料。 锰钢不仅可以对其碳和锰水平进行调整，还可以对其合金成分进行控制，像：铬Cr;钨和 镍等。 在铸态，这种合金很脆，因此锰钢铸件需要热处理来提高其强度性能，使合金的独特的性 能充分发挥。
高锰钢铸件生产的探讨ss
探讨高锰钢铸造的意义
我们已经知道：
➢ 高锰钢铸件的价格已经全球化了——有些还很低 ➢ 设计铸件断面趋向越来越厚大——有时甚至没有砂芯 ➢ 铸件的质量不太容易评定——造成有时铸件销售仅仅取决于价格 ➢ 对产品的设计制造很难预测！！
本报告希望能帮助我们了解合金的特性，大概要求及其一些生产方法。
高锰钢铸件的生产
第一部分 – 高锰钢材料本身特性 (Mn13)
返回目录
高锰钢 – 材质
奥氏体高锰是是由Robert Hadfield 先生由1882发明的，它具体特独的性能：
➢ 高强度/韧性 ➢ 高延伸率 ➢ 没有磁性 ➢ 出色的耐磨性能 ➢ 使用典型成分范围:
目标 1.15 目标 0.90 目标 12.00 目标 < 0.05
合金元素的影响
碳 – 通常含量为1.10 至 1.20 %, 但也可高达 1.40。 虽碳含量的增加使得材质更脆， 但仍具有很好的耐磨性能。
钢含碳量稍低，能有效提高抗冲击能力。
锰 – 该元素能稳定奥氏体，其含量必须在10%以上以获得所需要的强度和韧性。因此 锰碳比至少为10：1，然而通常锰含量适当提高，以此降低在热处理过程中由于碳化 物析出而形成的脆性。
高锰钢的规范
下面列出了一些国际锰钢的规范
➢ 澳大利亚 ➢ 法国 ➢ 德国 ➢ 英国 ➢ 印度 ➢ 意大利 ➢ 日本 ➢ 挪威 ➢ 南非 ➢ 西班牙 ➢ 瑞典 ➢ 美国
AS 2074B - HIA 和 H1B NF A32 - 058 Z 120M 12 - M SEW 395 - G-X120 Mn 13 BS3100 - BW10 IS 276 - 1,2,3,4,5 和 6 UNI 3160 - XG 120 Mn 12 JIS G 5131 SCMnH1,H2,H3,H11 和 H21 NS 1699 - Sst Mn 12 SABS 407 - 1,2,3,4 和 5. UNE 36-253 - AM-X120Mn12 & MnCr12-2 SS 14 21 83 - 21 83 02 Astm A128-A, B-1,B-2,B-3,B4,C,D,E-1,E-2 和 F.
磨损的特征：
奥氏体高锰非常适合应用于磨料磨损和接触磨损共存的场合。在这些例子中铸件表面受冲 击，在使用中出现加工硬化。 例如矿山、水泥和工程机械类铸件— ➢ 金属和金属间的磨损 – 像链和链轮，履带板和小齿轮之间。 ➢ 干磨擦 – 齿板, 轧臼壁，锤头，破碎壁和衬板 然而当矿石破碎成的形状和其硬度是多样的。因此加工硬化的程度也是不同的。因此除非 最终用户以此结果来衡量质量，否则一些铸件在采购时就变成价格更重要。 在低压力磨损的场合，撞击很小甚至没有，因此铸件表面加工硬化过程没有，所以说其它 材质的钢材在这种场合可能更适合。
3. 接触疲劳磨损 - 受变应力的两表面，相互摩擦，在其表面上形成疲劳点蚀，使小块金 属剥落，这种现象称为疲劳磨损。典型的磨损条件发生在矿山工业中的齿板-轧臼壁-弧 形衬板和衬板，高锰钢在此工况非常适合。
4. 腐蚀磨损 - 在摩擦过程中，摩擦表面与周围介质发生化学反应或电化学反应的磨损称 为腐蚀磨损，腐蚀可在没有摩擦的条件下形成，而相对运动消除了化学反应的生成物 ，接着表面又受到腐蚀，如此不断反复。对这种磨损高锰钢并不是最佳的材料。