高锰钢与超高锰钢铸件生产技术要点
高锰钢与超高锰钢铸件生产技术要点
高锰钢与超高锰钢铸件生产技术要点(总4页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除高锰钢与超高锰钢铸件生产技术要点在高能量冲击的工作条件下，高锰钢与超高锰钢铸件的应用范围是广阔的。
许多铸造厂，对生产此类钢种铸件缺乏必要的认识。
现对具体操作做简要的说明，供生产者参考。
1 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％－％。
受冲击大，碳含量低。
锰含量在％－％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％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，故降磷是最要紧的，设法使磷低于％。
铬是提高抗磨性的，一般在％左右。
2 炉料入炉材料是由化学成分决定的。
主要炉料是优质碳素钢（或钢锭）、高碳锰铁、中碳锰铁、高碳铬铁及高锰钢回炉料。
这里特别提醒的是有人认为只要化学成分合适，就可以多用回炉料。
这个认识是有害的。
某些厂之所以产品质量不佳，皆出于此。
不仅高锰钢、超高锰钢，凡是金属铸件，绝不可以过多的使用回炉料，回炉料不应超过25％。
那么，回炉料过剩该如何？只要把废品降到最低，回炉料就不会过剩。
3 熔炼这里着重讲加料顺序，无论用中频炉，还是电弧炉熔炼，总是先熔炼碳素钢，而各类锰铁和其他贵重合金材料，要分多次，每次少量入炉，贵重元素在最后加入，以减少烧损。
料块应尽量小些，以50－80mm为宜。
熔清后，炉温达到1580－1600℃时，要脱氧、脱氢、脱氮，可用铝丝，也可用Si-Ca合金或SiC等材料。
将脱氧剂一定压到炉内深处。
金属液面此时用覆盖剂盖严，隔断外界空气。
还要镇静一段时间，使氧化物、夹杂物有充足时间上浮。
然而，不少企业，只将铝丝甚至铝屑，撒在金属液面上，又不加覆盖，岂不白白浪费！在此期间，及时用中碳锰铁来调整锰与碳的含量。
钢液出炉前，将浇包烘烤到400℃以上是十分必要的。
铸造耐磨高锰钢Mn13的铸造工艺
铸造耐磨高锰钢Mn13的铸造工艺刘 云(新疆有色金属工业集团稀有金属有限责任公司 富蕴836300)摘 要 耐磨高锰钢Mn13广泛用于矿山耐磨铸件中,有广泛的市场前景,存在着巨大的经济效益,对我厂产品结构的调整起到推动作用。
关键词 Mn13高锰钢 奥氏体 水韧处理 消失模 化学成分 铸造工艺 铸造耐磨锰钢是历史最久,应用最广泛的一类。
尤其是标准型的Mn13高锰钢,含锰和含碳量高;钢的铸态组织为奥氏体及碳化物,经1050℃水韧处理,绝大部分碳化物固溶于奥氏体中。
钢的组织为单相奥氏体及奥氏体加少量碳化物,具有良好的塑性、韧性及无磁性的特点。
由于奥氏体具有面心立方晶格的结构。
裂纹扩展速率很低,使用安全可靠。
该钢另一特点是在较大冲击载荷和接触应力的作用下,表面层会迅速产生加工硬化层,表面硬度急剧升高(可达500～700HBW);表面具有良好的耐磨性,内部仍保持良好的韧性。
受冲击载荷不至于破裂。
使用前可采用机械和爆炸方法可以让表面加工硬化。
这类钢用于冲击磨料磨损和高应力碾碎磨料磨损工况,我们常用的地方为雷蒙磨磨环、磨辊;球磨机衬板、锤破锤头;挖掘机的斗齿;拖拉机履带板。
高锰钢国家标准和相关国际标准。
⑴高锰钢必须进行大于等于1040℃的水韧处理。
⑵化学成分为必检项目。
⑶高锰钢的力学性能。
⑷高锰钢的金相符合国家标准。
针对以上所述,结合实际工作,对工艺展开全面的论述。
我们采用消失模工艺进行造型,针对一次成型的铸件必须保证其外形尺寸,原因是其不易焊接、加工硬化。
造型时要留有相应余量,充分考虑其收缩率,凝固收缩为6%。
对于浇道棒造型时应充分考虑其补缩状况,高锰钢铸件的成分均为质量分数以GMn13-1为C1.00～1.45,Mn11.00～14.00,Si 0.30～1.00,S≤0.04,P≤0.09。
在原料选择上几个关键点需要重视。
采用回炉料进行铸造时可添加烧损的锰。
其他成分均可大致保持不变。
而我们经常遇到的是重新配比的问题,有碳钢、锰钢、结构钢和其它钢类。
铸钢件生产工艺要求及质量标准
For personal use only in study and research; not for commercial use铸钢件生产工艺要求及质量标准一、混砂工艺标准（一）材料要求：1、造型砂：符合GB9442-88 、JB435-63细粒砂要求，一般选用二氧化硅含量较高的天然砂或石英砂，原砂粒度根据铸件大小及壁厚确定，原砂的含泥质量分数应小于2%，原砂中的水份必须严格控制，且一般应进行烘干。
2、水玻璃：水玻璃模应根据铸件大小来确定。
（1）小砂型（芯）为加速硬化采用选用M=2.7—3.2的高模数水玻璃。
（2）中型砂型（芯）可选用M=2.3—2.6的水玻璃。
（3）生产周期长的大型砂型（芯）选用M=2.0—2.2的低模数水玻璃。
（二）混制比例（质量分数%）造型砂/水玻璃=100：6～8（三）混制时间：一般情况下混制5分钟，室温或水玻璃密度较大时可适当延长混砂时间。
（四）混制后要求：混制好的造型砂要求无块状或团状，流动性较好。
二、造型工艺要点：（一）基本原则：1、质量要求高的面或主要加工面应放在下面。
2、大平面应放在下面。
3、薄壁部分应放在下面。
4、厚大部分应放在上面。
5、应尽量减少砂芯的数量。
6、应尽量采用平直的分型面。
（二）基本要求：1、木模：要求轮廓完整，无裂纹、无破损、无残缺，表面光洁，尺寸符合铸造工艺图纸要求，并经常进行尺寸校验。
2、砂箱：砂箱的尺寸大小应根据木模规格确定，大、中型砂箱应焊接箱筋。
3、浇注系统：根据铸件的结构特点的工艺要求，选择适宜的浇注系统，通常采用顶注式、底注式。
（1）浇注系统设置基本原则：浇口、冒口安放位置合理，大小适宜不妨碍铸件收缩，便于排气、落砂和清理，应使铸型尺寸尽量减少，简化造型操作，节省型砂用量和降低劳动强度。
（2）内浇道位置的注意事项。
1）内浇道不应设在铸件重要部位。
2）应使金属液流至型腔各部位的距离最短。
3）应不使金属液正面冲击铸型和砂芯。
4）应使金属液能均匀分散，快速地充满型腔。
关于高锰钢的若干问题
关于高锰钢的若干问题通常高锰钢含13%Mn，已有百余年历史，至今尚有一些问题在这里讨论一下，可能对读者有所裨益。
1 常用高锰钢1.1 国内近20年来，由于过去滥用高锰钢，在一些原不该用高锰钢的场合也用了。
后来人们用其它材料代替了高锰钢，取得了很大成绩。
但这并不是说高锰钢的用途越来越小，不值得重视了。
其实不然，高锰钢仍拥有巨大市场，其中绝大多数是Mn13，其次则是含铬的Mn13Cr2。
此外，还有加入其它合金元素的高锰钢(见表1)［1］。
表1 高锰钢的典型成分Tab.1 Typical composition of high manganese steel %1.2 加入各种合金元素后的力学性能，如图1至图4［1］所示，从中可以看到几个问题：(1) 薄断面(25 mm)的性能均优于厚断面(150 mm)，这是由于厚断面中碳的偏析比较严重所致［2］，这也是在对待厚断面高锰钢件时应该十分注意的一个问题。
(2) 通常高锰钢的σs只有350 MPa左右，使高锰钢件在服役中易于产生流变，流变使生产操作十分不便，而且甚至会产生严重的后果。
加入Cr、Mo、Ni等元素可以提高σb ，但主要的着眼点却在于提高σs(图1、2)，其中含Cr或Mo的高锰钢可达σs 410 MPa，那种高屈服点的高锰钢σs可达660 MPa。
有人以为加Cr可以提高耐磨寿命，但实践并未观察到这一现象。
(3) 加Mo可以提高σs，而不牺牲韧性，这点优于加铬。
加Mo可提高铸态高锰钢的力学性能(δ＞20%，αK(夏氏)＞53 J/cm2），因此有些铸件若不适宜进行热处理，可以采用这种措施。
由于Mo与C易于结合，使C在钢中的溶解减慢，推迟碳化物的析出［3］，并指出加入1.0%Mo可基本上消除铸态碳化物，韧性得以提高。
Mo的这一特点就赋予高锰钢一些方便之处，也就是在铸造、切割、焊补时不易产生裂纹(指碳低时)。
Mo既然能抑制淬火时碳化物的析出，因此适用于厚壁铸件及高碳铸件。
高锰钢铸件技术条件
高锰钢铸件技术条件
高锰钢铸件是一种常用于制造高强度、高韧性、高耐磨性的零部件的材料。
为了保证高锰钢铸件的质量和性能，需要遵循一些技术条件。
1. 原材料选用：高锰钢铸件的原材料应选用高品质的高锰钢材料，且必须符合国家标准或行业标准。
2. 熔炼工艺：高锰钢铸件的熔炼应采用电弧炉或感应炉进行，必须严格控制熔炼温度和保持时间，以确保熔体的均匀性和稳定性。
3. 浇注工艺：高锰钢铸件的浇注应采用真空浇铸或低压浇铸技术，以避免氧化和杂质的混入，保证铸件表面的光洁度和内部的致密性。
4. 热处理工艺：高锰钢铸件的热处理应根据不同的材料和工艺要求，采用正火、淬火、回火等多种方式进行，以保证铸件的硬度、韧性、强度等性能指标符合要求。
5. 检测和质量控制：高锰钢铸件应进行严格的检测和质量控制，包括外观检验、尺寸测量、化学成分分析、金相检查、硬度测量、非破坏性检测等多项指标，以确保铸件的质量和性能。
综上所述，高锰钢铸件的制造需要遵循一系列技术条件，包括原材料选用、熔炼工艺、浇注工艺、热处理工艺、检测和质量控制等方面，以保证铸件的质量和性能符合要求。
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高锰钢铸件生产中常见问题与对策
高 锰 钢 铸 件 生 产 中 常 见 问 题 与 对 策
李 （． １ 太原 重机 学 院 ， 西 太原 山
摘
萍 。 李 星 月 ０ ０ ２ ２ 太 原 重机 集 团公 司 ， 原 ０ ０ ２ ） ３ ０ ４； ． 太 ３０ ４
要 ： 对 高锰 钢 铸 件 裂 纹 、 砂 等 质 量 问 题 ， 合 材 料 特 点 ， 取 一 系 列 措 施 ， 得 了 满 意 的 技 术 效 针 粘 结 采 取
高 的机 械 性 能 。 １ ３ 铸 件 开 裂及 防 止 ．
发 生 化 学 反 应 ， 成 Ｍｎ ・ＳＯ 生 Ｏ ｉ 熔 点 较 低 的 化 合 物 ， 而产 生 了化 学粘 砂 。 从
１ １ ２ 防止 措 施 ．．
铸 件 生 产 是 一 个 复 杂 的过 程 ， 个 环 节 都 至 关 每 重 要 。落 砂 、 理 虽 决 定 不 了铸 件 的本 质 特 征 ， 也 清 但 影 响 铸 件 的 质 量 ， 了 杜 绝 开 裂 现 象 的 发 生 应 做 到 为
进 行 孕 育 处 理 。 因 为这 些 元 素 的 碳 化 物 和 氮 化 物 在
钢 的结 晶过 程 中 能 起 到 外 来 核 心 的 作 用 ， 而 使 晶 从
粒细化 。
２ ）合 理 控 制 浇 注 温 度 ： 验 发 现 高 锰 钢 晶粒 大 试 小 与 浇 注温 度 密 切 相 关 。浇 注 温 度 高 时 ， 液 积 蓄 钢
的热 量 多 ， 固速 度 慢 ， 晶后 晶 粒粗 大 ， 之 ， 粒 凝 结 反 晶
钢 液 中 含 有 较 多 的 碱 性 氧 化 物 Ｍｎ 而 制 作 型 Ｏ， 芯 的 材 料 采 用 石 英 砂 ， Ｍｎ 与 石 英 砂 中 的 ＳＯ 则 Ｏ ｉ
高锰钢铸件裂纹的分析与预防
生产技术与经验交流5铸造技术604/2011素质的不同,该原则的应用要采取相应的技术措施。
现针对高锰钢的熔炼过程和浇注温度的控制提出以下几点看法。
2.1 提高熔炼温度熔炼温度对钢的耐磨性有显著影响,熔炼温度为1480~1500e 时,钢液中夹杂物易于上浮,吸气也不严重;温度过低时,钢液粘度增加,流动性变差,夹杂物难以上浮排除。
熔炼温度高还可以保证钢液有足够的镇静时间(可5~8m in)。
2.2 良好的脱氧度生产实践表明,铸件质量好坏,脱氧度是关键因素之一。
因为脱氧不良的钢件中M nO 的含量较高,降低钢的强度、塑性、耐寒性、耐磨性和抗热裂的能力。
同时氧化严重的钢液流动性也差,极易产生浇不足缺陷。
例如钢中加入0.010%~0.013%的MnO,其耐磨性降低50%,热裂报废率提高3倍。
通常在熔炼中除用碳粉、硅碳粉等扩散脱氧外,还可在出钢前15min 加入钛铁脱氧,临出炉前插铝终脱氧,钢中铝的残留量允许在0.03%~0.06%范围内,目的是保证钢液脱氧良好。
出钢前脱氧良好与否,主要根据钢渣中氧化铁和氧化锰的总量来评定,一般钢渣中氧化铁的含量[0.5%,氧化铁和氧化锰2者含量总和[1.2%。
2.3 用稀土合金进行变质处理当包中钢液量达到1/3时,向钢液中加入0.2%~0.3%的稀土合金进行变质处理,这样可以有效减少夹杂物含量,改善夹杂物分布形态,缩小夹杂物尺寸,夹杂物可以得到显著细化。
2.4 以人为本,强化生产管理不断提高职工技术素质,创造出适应低温浇注的生产环境。
例如为适应低温浇注,烘烤钢液包和塞座,使其温度在出钢前片刻仍保持在800e 以上;钢液在镇静过程中用火焰烘烤钢包塞座砖,防止塞头与塞座处钢液冷凝;提高天车司机操作熟练程度,使天车运行平稳、快速、准确;砂箱摆放顺序合理,浇注口位置处于天车移动的同一直线上,确保稳、准、快速的进行浇注,为低温浇注创造良好的条件。
收稿日期:2010-12-25; 修订日期:2011-01-25作者简介:包瑞斌(1982- ),山东青州人,助工.主要从事矿山机械制造方面的工作。
高锰钢铸件技术条件
高锰钢铸件技术条件高锰钢铸件技术条件是指在高锰钢铸造过程中需要满足的各种技术条件和要求，它是高锰钢选材、设计及制造的重要环节。
以下是高锰钢铸件技术条件的详细介绍。
一、高锰钢铸件的成分及熔炼工艺条件1.高锰钢的成分控制：高锰钢铸件的基本成分是铁、碳、锰等元素。
铸造过程中需要控制成分比例，保证铸件的性能稳定，同时还要避免夹杂和氧化等缺陷的产生。
2.熔炼工艺条件：高锰钢铸件的熔炼工艺条件对铸件质量有很大影响。
例如熔炼温度、保温时间、熔炼耐火材料和熔炼设备的要求等。
二、高锰钢铸件的铸造模具及制模工艺条件1.模具设计：高锰钢铸件的模具设计要合理，包括模具尺寸、表面光洁度、模具材料的选择等。
模具结构应该保证铸件的凝固过程尽量均匀，防止产生缩孔和夹杂等缺陷。
2.制模工艺条件：在制模过程中要保证模具的密实性和表面平整度，避免出现色差和气泡等缺陷。
同时，还要通过调节浇注温度和速度等方法控制铸件的形成和凝固过程，达到最佳效果。
三、高锰钢铸件的浇注和冷却工艺条件1.浇注工艺条件：高锰钢铸件的浇注过程要控制好浇注位置、角度和速度等参数，确保铸件的形状和尺寸准确无误。
同时还要保持浇口畅通，并控制钢液的入模速度和均匀度等。
2.冷却工艺条件：高锰钢铸件的冷却过程对于铸件的性能与缺陷影响很大。
需要采取合理的冷却方式，保证铸件的冷却速度和均匀度，并严格控制冷却率，避免出现裂纹等缺陷。
以上是关于高锰钢铸件技术条件的详细介绍，高锰钢铸件的生产和质量控制都需要严格遵守上述技术条件和要求。
只有在各个环节都达到高标准的要求，高锰钢铸件才能有更好的性能和寿命，更好地发挥其应用价值。
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高锰钢与超高锰钢铸件生产技术要点在高能量冲击的工作条件下，高锰钢与超高锰钢铸件的应用范围是广阔的。
许多铸造厂，对生产此类钢种铸件缺乏必要的认识。
现对具体操作做简要的说明，供生产者参考。
1 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％－％。
受冲击大，碳含量低。
锰含量在％－％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％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，故降磷是最要紧的，设法使磷低于％。
铬是提高抗磨性的，一般在％左右。
2 炉料
入炉材料是由化学成分决定的。
主要炉料是优质碳素钢（或钢锭）、高碳锰铁、中碳锰铁、高碳铬铁及高锰钢回炉料。
这里特别提醒的是有人认为只要化学成分合适，就可以多用回炉料。
这个认识是有害的。
某些厂之所以产品质量不佳，皆出于此。
不仅高锰钢、超高锰钢，凡是金属铸件，绝不可以过多的使用回炉料，回炉料不应超过25％。
那么，回炉料过剩该如何？只要把废品降到最低，回炉料就不会过剩。
3 熔炼
这里着重讲加料顺序，无论用中频炉，还是电弧炉熔炼，总是先熔炼碳素钢，而各类锰铁和其他贵重合金材料，要分多次，每次少量入炉，贵重元素在最后加入，以减少烧损。
料块应尽量小些，以50－80mm为宜。
熔清后，炉温达到1580－1600℃时，要脱氧、脱氢、脱氮，可用铝丝，也可用Si-Ca合金或SiC等材料。
将脱氧剂一定压到炉内深处。
金属液面此时用覆盖剂盖严，隔断外界空气。
还要镇静一段时间，使氧化物、夹杂物有充足时间上浮。
然而，不少企业，只将铝丝甚至铝屑，撒在金属液面上，又不加覆盖，岂不白白浪费！在此期间，及时用中碳锰铁来调整锰与碳的含量。
钢液出炉前，将浇包烘烤到400℃以上是十分必要的。
在出炉期间用V-Fe、Ti-Fe、稀土等多种微量元素做变质处理，是使一次结晶细化的必要手段，它对产品性能影响是至关重要的。
4 炉料与造型材料
要延长炉龄，当分清钢种与炉衬的属性。
锰钢属碱性，炉衬当然选用镁质材料。
捣打炉衬要轮番周而复始换位操作。
添加炉衬材料不可过厚，每次80毫米左右为宜，捣毕要低温长时间烘烤。
如提高生产效率，笔者建议采用成型坩埚（沈阳力得厂和恒丰厂均有成品出售），从拆炉到装成，不用1小时，即可投入生产，同时成型坩埚对防穿炉大有裨益。
当然，炉龄的长短与操作者大有关系。
不少操作者像掷铅球的运动员一样，把炉料从三四米之外投入
炉内，既不安全又伤炉龄，应将炉料置于炉口旁预热，然后用夹子慢慢地将炉料顺炉壁放入。
造型材料和涂料也应与金属液属性相一致，或者用中性材料（如铬铁矿砂、棕刚玉等）。
若想获得一次结晶细化的基体，采用蓄热量大的铬铁矿砂是正确的，尤其是消失模生产厂，用它将克服散热慢的缺点。
5 铸造工艺设计
锰钢的特点是凝固收缩大，散热性差，据此，在工艺设计中铸造收缩率取％－％，铸件越长大、越应取上限。
型砂与砂芯的退让性一定要好。
浇注系统采取开放式。
多个分散的内浇道从铸件的薄壁处引入，且成扁而宽的喇叭状，靠近铸件处的截面积大于与横浇道相联的截面积，使金属液快速平稳地注入铸型，防止整个铸型内的温差过大。
冒口直径要大于热节直径，紧靠热节，高度是直径的－倍，必须采用热冒口甚至浇冒口合一，让充足的高温金属液来补足铸件在凝固收缩时之空位。
将直浇道、冒口位于高处（砂箱有5－8。
的斜度）也是正确的。
浇注时尽可能低温快浇。
一旦凝固，要及时松砂箱。
聪明的设计师总是善于利用冷铁，包括内冷铁与外冷铁，它既细化一次结晶，消除缩孔、缩松，又提高工艺出品率，当然，适宜的用量和规格是应该考虑的。
内冷铁要干净、易熔，用量以少为宜。
外冷铁的三维尺寸与冷却物的三维尺寸为－倍的函数关系。
过小不起作用，过大造成铸件开裂。
铸件在型内要长时间保温，直到低于200℃再开箱。
6 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>），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。
7 切割与焊接
因为锰钢热传导性能差，所以在切割浇冒口时应十分注意。
最好将铸件置于水中，被切割部分露在水外，切割时留一定量的茬，热处理后磨掉。
不少厂，焊接和焊补成为必然。
选用奥氏体基的锰镍焊条（D256或D266型），规格细长，φ×350mm，外层药皮为碱性。
操作时采用小电流，弱电弧，小焊道多焊层、始终保持低温度少热量的操作方法。
一边焊接一边击打，消除应力。
重要铸件必须探伤。
生产者要考虑的，不仅仅是降低生产成本，但更重要的是不出废品，最大限度地出优质品，进而最大限度地扩大占领市场份额。
这看起来是慢而费，实际上是快而省，这个观念不仅认识到，更重要的是要做到。