高锰钢常用元素的选择
硅元素在高锰钢中的作用
硅元素对高锰钢铸件的作用
硅元素对高锰钢铸件的作用，海钺铸造厂在高锰钢铸件的生产中，硅元素通常不作为合金元素加入，在常规含量范围内起到辅助脱氧作用，其含量小于1%时对力学性能无明显影响。
在铸件冷凝过程中，硅有排挤磷、碳的固溶，促使偏析的作用。
含量在0.19%~0.76%范围内，随硅含量的增加，铸态晶界碳化物量增多变粗，碳化物溶解后，晶界残余显微疏松，容易形成显微裂纹源，硅在高锰钢中可以固溶于奥氏体，起固溶强化的作用。
同时，硅又改变碳在奥氏体中的溶解度。
因此硅对钢的力学性能和耐磨性的影响比较复杂。
当硅含量增加时，对固溶强化作用反应较灵敏，屈服强度有明显提高，抗拉强度变化不多，塑性有明显降低。
但在常温和低温时，冲击韧性值变化不大。
硅固溶于奥氏体中影响碳在奥氏体中的溶解度，促使碳脱溶，以碳化物的形式析出。
硅含量增加即使碳化物沿晶界析出，又使晶内碳化物析出量增加，而且硅有改变碳化物形貌的作用。
但硅含量少时（如≈0.2%），碳化物呈针片状，硅含量增加到0.8%时，碳化物呈块状。
硅在高锰钢结晶时有促使形成粗大枝晶的作用，并使钢的晶粒粗化。
硅含量高时，铸态碳化物必然多，给热处理带来困难，使热处理时间延长或是被迫提高热处理温度，致使晶粒变得粗大。
由于温度的提高，金属表面严重脱碳，甚至在表层内沿晶界氧化。
硅促使铸态组织中的氧化物增加，使钢在高温时性能变差，低温时变脆，因此，容易在应力作用下产生裂纹。
切削高锰钢如何选择刀具材料
切削高锰钢如何选择刀具材料1、高锰钢的类别与性能锰含量约为11％～18％的钢称高锰钢。
常用的铸造高锰钢ZMn13的化学成分为：Mn含量11％～14％，c含量1.0％～1.4％，Si含量0.3％～1.0％，P含量<0.03％，S含量<0.05％。
可分为高碳高锰耐磨钢、中碳高锰无磁钢、低碳高锰不锈钢和高锰耐热钢。
高锰钢是一种耐磨钢，经过水韧处理的高锰钢可以得到较高的塑性和冲击韧性。
高锰钢具有很高的耐磨性，虽然它的硬度只有HB210，但它的屈服点σs较低，只有σb的40％，因此具有较高的塑性和韧性。
高锰钢在受到外来压力和冲击载荷时，会产生很大的塑性变形或严重的加工硬化现象，钢被剧烈强化，硬度显著提高，可达HB450～550，因此有了较高的耐磨性。
2、高锰钢的切削加工性能(1)加工硬化严重：高锰钢在切削过程中，由于塑性变形大，奥氏体组织转变为细晶粒的马氏体组织，从而产生严重的硬化现象。
加工前硬度一般为HB200～220，加工后表面硬度可达HB450～550，硬化层深度0.1～0.3 mm，其硬化程度和深度要比45号钢高几倍。
严重的加工硬化使切削力增大，加剧了刀具磨损，也容易造成刀具崩刃而损坏。
(2)切削温度高：由于切削功率大，产生的热量多，而高锰钢的导热系数比不锈钢还低，只有中碳钢的1/4，所以切削区温度很高。
当切削速度Vc<50 m/min时，高锰钢的切削温度比45号钢高200℃～250 ℃，因此，刀具磨损严重，耐用度降低。
(3)断屑困难：高锰钢的韧性是45号钢的8倍，切削时切屑不易拳曲和折断。
(4)尺寸精度不易控制：高锰钢的线膨胀系数与黄铜差不多，在高的切削温度下，局部产生热变形，尺寸精度不易控制。
切削高锰钢时，应先进行粗加工，工件冷却后再进行精加工，以保证工件的尺寸精度。
3、切削高锰钢时各种刀具材料的特点高锰钢属难加工材料，对刀具材料要求较高。
一般来说，要求具材料红硬性高、耐磨性好，有较高的强度、韧性和导热系数。
高锰钢的化学成分对组织和性能的影响研究
高锰钢的化学成分对组织和性能的影响研究本文作者：刘华多刘喆对高锰钢的性能产生了一定的影响。
若经水韧处理，高锰钢奥氏体中的残存碳化物将较多，这些碳化物可能会沿晶界分布而使高锰钢的韧性大为下降。
1.2锰锰是高锰钢的主要成份，它对合金γ目区的扩大、奥氏体组织的稳定及Ms点的降低都有很大的影响，锰可使高锰钢的奥氏体组织保持到室温。
在钢中锰除了固溶在奥氏体外。
还有一部分会存在于（Mn、Fe）C型的碳化物中。
若锰的含量增加，则高锰钢的强度及####韧性都将提高，这是因为锰具有增加晶间结合力的作用。
锰若含量很高会使钢的导热性下降，进而很容易出现穿晶组织，严重影响了高锰钢的机械及力学性能等。
为获得理想的机械性能，当碳含量在O.9％－1.5％范围内时，我们通常将锰的含量控制在11％－14％范围内。
锰的含量确定多由铸件结构及工况条件等方面来决定。
大断面及结构复杂的铸件其含锰量应相对较高，另外若铸件用于强烈####使用，则含锰量也应高些。
1.3硅硅通常是作为一种脱氧剂带入，它具有强化固溶体、提高屈服强度的作用。
但是它封闭Y相区且会促进石墨化。
当其含量大于0.6％时，一方面会导致高锰钢产生粗晶，另一方面也会使碳在奥氏体中溶解度降低，进而促使碳化物在晶界的析出，不但降低了钢的耐磨性及韧性，也增加了钢的热裂倾向。
因此，通常我们将硅控制在0.3％－0.6％范围内，但在某些特殊情况下，如需钢水具有良好的流动性时，我们应增加硅量，使晶界的状况得到改善。
1.4硫高锰钢中因硫与锰的存在，便生成了硫化锰，硫化锰可进入溶渣。
在生产中若硫小于0.02％，则完全可达到标准要求。
1.5磷磷在奥氏体中的溶解度很小，通常是和铁、锰等产生共晶磷化物，且在晶界析出。
磷和容易引起铸件的热裂，降低铸件的机械性能并对耐磨性有一定的损害，严重时甚至会在工作中断裂。
如0.12％磷含量的高锰钢若用来制造某些圆锥式破碎机的衬板，其寿命往往只有0.038％磷含量的高锰钢其寿命的一半。
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,合金铸件金属元素化学分析方法
化验笔记碳（C）的测定一，试剂○1氢氧化钾40%（120g氢氧化钾+300ml水）○2百里香酚酞0.5%（2g百里香酚酞+400ml乙醇）○3将氢氧化钾溶液10ml，加500ml乙醇+30ml乙醇胺+10ml百里香酚酞+20ml丙三醇（夏天可不加），用乙醇稀释至1升，摇匀贮存。
二，称样○1球子称250mg（0.25g），将硅钼粉+250mg样品+锡粒+纯铁助溶剂，放入坩埚。
○2高锰钢称重500mg（0.5g），将硅钼粉+500mg样品+锡粒+纯铁助溶剂，放入坩埚。
三，标样○1高锰钢：C：1.36 ○2球子：C：2.64 ○3合金：C：2.52（250mg）四，计算碳=标样含量标样滴定值×试样滴定数一，试剂○1混酸：800ml水+80ml硫酸+20ml硝酸+60ml磷酸+2.5g硝酸银○2过硫酸铵20%（20g过硫酸铵+100ml水）二，分析方法1.高锰钢中的锰：称取样品300mg（0.03g），加20ml混酸，加热溶解至冒大泡，加10ml过硫酸铵，计时30秒，取下加水定容150ml，进行比色。
2，球子中的锰：称取样品50mg（0.05g）,加10ml混酸，加热溶解至冒大泡，加10ml过硫酸铵，计时30秒，取下加水定容至100ml，进行比色。
三，标样Mn13:11.67 12.79 12.14Mn18:17.93 16.80四，计算锰=标样含量标样消光值×试样消光值二，试剂○13%钼酸铵（60g钼酸铵+2000ml水）○23%草酸（60g草酸+2000ml水）○33%硫酸亚铁铵（60g硫酸亚铁铵+2000ml水+2ml硫酸）○41+5硝酸（333ml硝酸+1667ml水）三，分析方法称取样品（高锰钢30mg，球子20mg（低温溶解）），加硝酸10ml，放到炉上加热溶解，样品溶好，冒大泡加20ml钼酸铵，加热20秒，取下加40ml草酸，40ml硫酸亚铁铵，进行比色。
四，标样高锰钢：Si：0.56 0.69 0.724 0.736球子，铸铁Si:1.21 1.32 1.42 1.90合金Si：0.59 0.63五，计算硅=标样含量标样消光值×试样消光值一，试剂○1硝酸2+5（1430ml水+硝酸570ml+20g硝酸铋）○2氟化钠1.2%(2500ml水+30g氟化钠)（用时100ml水+1.2g氟化钠）○3钼酸铵20%（300ml水+60g钼酸铵）加热溶解○4酒石酸钾钠20%（300ml水+60g酸钾钠）○5高锰酸钾（2g高锰酸钾+100ml水）○6100ml酒石酸钾钠+100ml钼酸铵（现用现混）二，分析方法先配氯化亚锡1g+氟化钠溶液500ml称样0.03g，加硝酸10ml，低温加热，容好样品，冒大泡，加6滴高锰酸钾，加热10秒，取下加钼酸铵5ml，加氯化亚锡，氟化钠溶液40ml，进行比色。
高锰钢材料参数
高锰钢材料参数介绍高锰钢是一种含锰量较高的特殊钢材，具有优异的耐磨性和耐蚀性，在一些特殊工程中得到广泛应用。
本文将详细探讨高锰钢材料的参数，包括化学成分、力学性能和物理性能等方面的内容。
化学成分高锰钢的化学成分对其性能起着重要影响。
以下是常见的高锰钢的化学成分：1.碳（C）：高锰钢中的碳含量通常在0.8%至1.2%之间，具有较高的碳含量可以提高其硬度和耐磨性。
2.锰（Mn）：高锰钢中的锰含量通常在11%至14%之间，锰是高锰钢的主要合金元素，可以提高钢材的硬度和耐磨性。
3.硅（Si）：硅的含量通常较低，约为0.4%左右，可提高高锰钢的强度和硬度。
4.磷（P）和硫（S）：高锰钢中的磷和硫含量较低，通常都在0.05%以下，可以改善钢材的加工性能和韧性。
力学性能高锰钢的力学性能是衡量其优劣的重要指标，下面将从硬度、抗拉强度、屈服强度和延伸率等方面进行讨论：硬度高锰钢的硬度通常较高，硬度值可以通过洛氏硬度试验来测定。
一般来说，高锰钢的硬度在200HB至600HB之间，具有出色的耐磨性。
抗拉强度高锰钢的抗拉强度较高，通常在600MPa至900MPa之间。
抗拉强度越高，说明高锰钢的强度越大，在应对强大的冲击载荷时具有较好的抗变形和抗破坏能力。
屈服强度高锰钢的屈服强度一般在400MPa至800MPa之间。
屈服强度是指高锰钢在受力后开始出现塑性变形的应力值，具有较高的屈服强度意味着高锰钢具有较好的塑性能力。
延伸率高锰钢的延伸率较低，一般在5%至15%之间。
延伸率表示高锰钢在断裂前能够延展的程度，延伸率越高，高锰钢的可塑性和韧性越好。
物理性能除了力学性能外，高锰钢的物理性能也是需要考虑的因素。
以下是常见的高锰钢的物理性能参数：1.密度：高锰钢的密度通常在7.85g/cm³至7.92g/cm³之间，密度较大，相对重量也较大。
2.热膨胀系数：高锰钢的线膨胀系数通常在11µm/m·K至14µm/m·K之间，热膨胀系数越小，高锰钢的热稳定性越好。
常见元素在钢中的作用
钢铁中所含元素在钢铁应用的作用2008-11-12 15:201、磷（P）：使钢产生冷脆和降低钢的冲击韧性；但可改善钢的切削性能。
2、硅（Si）：能增加钢的强度、弹性、耐热、耐酸性及电阻系数等。
冶炼中的脱氧剂能增加钢的过热和脱碳敏感性。
3、锰（Mm）：能提高钢的强度和硬度及耐磨性。
冶炼时的脱氧剂和脱硫剂。
4、铬（Cr）：能增加钢的机械性能和耐磨性，可增大钢的淬火度和淬火后的变形能力。
同时又可增加钢的硬度、弹性、抗磁力和抗强力，增加钢的耐蚀性和耐热性等。
5、镍（Ni）：可以提高钢的强度、韧性、耐热性、防腐性、抗酸性、导磁性等。
增加钢的淬透性及硬度。
6、钒（V）：可赋于钢的一些特殊机械性能：如提高抗张强度和屈服点，明显提高钢的高温强度。
7、钛（Ti）：可防止和减少钢中气泡的产生，提高钢的硬度、细化晶粒、降低钢的时效敏感性、冷脆性和腐蚀性。
8、铜（Cu）：一般如P、S一样是残留有害元素。
Cu的存在会降低钢的机械性能，破坏钢的焊接性能，会使钢在锻轧等加工时产生热脆性。
钢中加入一定量的Cu，可提高钢的退火硬度，降低成本。
若含Cu 0.15～0.25%时，可使钢的耐大气腐蚀的性能。
9、铝（Al）：（1）低碳结构钢中 0.5～1%的Al有助于增加钢的硬度和强度；（2）铬钼钢和铬钢中含Al可增加其耐磨性；（3）高碳工具钢中Al的存在可使产生淬火脆性。
10、钨（W）：可提高钢的蠕变强度，又是钢中碳化物的强促进剂，每1%的W可提高钢的抗张强度和屈服点4＆#215;9.8N/cm²,并使其具有回火稳定性和高温强度。
11、钼（Mo）：可增加钢的强度又不致降低钢的可塑性和韧性，同时又能使钢在高温下具有足够的强度，能改善钢的冷脆性和耐磨性等。
12、钴（Co）：可以提高和改善钢的高温性能，增加其红硬性，提高钢的抗氧化性和耐蚀性能等。
13、铌（Nb）：可使钢的晶粒细化，降低钢的过热敏感性及回火脆性；改善钢的焊接性能，提高耐热钢的强度和抗蚀性等。
化学成分对高钢性能的影响的全面总结
加铬能提高高锰钢屈服强度，并改善形变硬化效果。与普通高锰钢相比，形变硬化达到相同的表面硬度时，加铬高锰钢所需的压缩变形量较小。研究发现，在化学成分（质量分数）1. 15%C和12.1%Mn的高锰钢中加入2.10% Cr后，其屈服强度由378MPa提高到429MPa，提高了13.5%；而断面收缩率由25. 2%降低到18. g%，降低了25%。在化学成分（质量分数）为1.00-10一1.4%C和12. 0% -14.0%Mn的高锰钢中加入1.85% Cr后，其冲击韧度平均值由113 J/Cfl12降低到86J/cm2，降幅高达23. g%。
一、什么是高锰钢？
高锰钢是指含锰量在10%以上的合金钢。也叫哈德菲尔德钢，是1882年由英国的R．A．Hadfield发明的性能优良的耐磨钢，具有明显的形变硬化特性，属Fe-Mn-C系奥氏体锰钢。经典高锰钢公称锰的质量分数为13%。ISO国际标准牌号为GX120Mn13，我国国标为ZGMn13系列，德国DIN标准为G-X120Mn13，俄罗斯国家标准为iior13n等。
(4) 铝在高锰钢中有什么作用？
关于铝在高锰钢中的作用，一直存在争论。铝在高锰钢中通常是作为脱氧剂加人的，加入量一般控制在0.6 -1.2kg/t（钢）。高锰钢中铝加入量过多时，钢液流动性明显下降，铸造性能恶化，底注包的水口砖容易被堵死，还会使钢的晶粒粗化，恶化高锰钢的力学性能，耐磨性也相应下降。但是，在磷含量较高的高锰钢中，适当增加铝含量，因磷和铝可以形成熔点约1800℃的化合物，且该化合物主要位于奥氏体晶内，可以减少奥氏体晶界上磷共晶的数量，从而可减轻磷的有害作用，提高高锰钢力学性能。
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高锰钢常用元素的选择
元素的含量，应根据具体的工况条件、工件结构、铸造工艺等要求来选择。
1碳含量
▲厚壁铸件由于冷速满，应选较低的含碳量，薄壁铸件相反，选较高的含碳量。
▲砂型铸造比金属型铸造冷却慢，含碳量低些。
▲复杂工件内热应力、组织应力、机械应力复杂，易产生应力集中，碳含量应低些。
▲高锰钢受压应力较小、接触物料硬度低时，碳含量可适当提高。
对弱冲击、低接触应力软接触物料的工况条件，如拖拉机履带板、小型挖掘机斗齿和料仓衬板就属于这一类。
对强冲击、高接触应力、硬接触物料的工况条件，如铁路辙叉以及针对硬物料的粗、中破碎机械磨损工作条件，含碳量为0.9%-1.2%。
可以较低些。
2锰含量
▲厚壁铸件为保证热处理时不致析出碳化物，锰含量高些。
▲结构复杂、受力状况复杂，锰含量也高些，以保证材料的塑性和韧性，使工件在使用过程中不致断裂，同时，也可以防止在铸造过程中出现裂纹。
▲在强烈冲击的工况下，工作的高锰钢也要求锰含量高些，一般不低于12%-12.5%。
反之，在非强冲击条件下，薄壁铸件、简单铸件可适当降低锰含量。
3铬含量
▲加铬用于强冲击的磨料磨损工作条件，材料的耐磨性有明显的提高。
用于非强冲击磨料工作条件，材料耐磨性无明显变化。
加铬1%-2%制作挖掘机斗齿或圆锥式破碎机的轧臼壁，破碎壁，可以明显提高耐磨性，延长使用寿命，铬的这种作用和铬对钢的加工硬化性能的影响有关。
在相同变形量的条件下，含铬的高锰钢的硬度值较不含铬的高。
▲铬提高高锰钢的屈服强度，减轻流变，但也降低高锰钢的韧性。
4鉬含量
▲含鉬的高锰钢，在较恶劣的磨料磨损工况条件下具有良好的耐磨性。
鉬能改善奥氏体沿树枝晶发展的倾向，并能提高奥氏体的稳定性，能抑制碳化物析出和珠光体形成。
加鉬对提高大截面铸件的抗裂纹能力和水淬质量均有良好的效果。
对焊接、切割或温度高于275℃时，防止脆化也有良好的效果。
▲鉬显著提高钢的屈服强度的同时韧性不降低，甚至还有所提高。
▲鉬可以细化水韧处理后钢的显微组织，在其他化学成分相同，热处理方法和工艺相同的情况下，含鉬的高锰钢在热处理后晶粒比较细。