高锰钢铸造工艺
1高锰钢的化学成分设计：
1.1碳：
在常温强烈冲击载荷下的服役工件，碳含量控制在1.02以下，甚至1.0以下。在低温下服役工件，要控制碳含量1.0以下，固溶处理后，原始硬度为HB170-210，使用后硬度高达450-480，硬化层深度达18mm，含碳量高的硬度只达HB350-400，硬化深度只有7-8mm。强冲击（或挤压），选碳含量较低；低应力，软物料磨损情况，选含碳量偏高。
薄件冷速快，碳化物不易析出，碳含量可选择高一些；结构复杂，铸造容易产生裂纹，也易碳含量偏低。
1.2锰：
一般锰含量大于12%，铸件结构复杂，高应力下服役，壁厚大，为获得高韧性，锰含量高一些。
当高锰钢中锰与碳的含量比小于8时，经常规热处理，在晶界上易出现状碳化物和过量残余碳化物，铸件的强度、韧性和塑性降低，钢质变脆。
1.3硅：
硅应控制在0.5%左右，（0.4-0.6）超过0.5%,尤其是超过0.8%，将会造成碳化物粗大，导致韧性降低，薄壁件可选上限。
1.4硫和磷：
锰铁含磷较高，有的高达0.3-0.4%，将带入0.075-0.085%的磷，
一般磷含量控制在0.07%以下，可用硅钙脱磷。高锰钢中含硫低，一般都低于0.02%，
1.5铝：
浇注前，在包中补加铝0.05-0.08%，保证铸件中残铝0.035-0.04%，才能保证钢液脱氧良好。加铝终脱氧后必须在10min钟内浇完。铝量过高，可形成铝氮，它在高温溶解在奥氏体中，随温度降低，从奥氏体中析出，沉积于晶界，引起热裂和晶界脆化，形成石状断口，造成晶界断裂。高锰钢中残铝大于0.3%时，使高锰钢晶粒粗大。
转包浇注，一般中小件，壁厚不大于100mm，金属型、干型加0.15%（1.5Kg/t钢水），湿型加0.2%（2Kg/t钢水），在大型厚壁件出钢时，先在炉中或包内加0.2%（2Kg/t钢水），浇注时1-2min在包中补加铝0.05-0.08%（0.5-0.8Kg/t钢水）。如果底注式包浇注，加铝可适当降低。降低量不超过0.05%，但最低加入量要保证0.15%，大型厚壁件要保证钢中残铝量0.035%-0.045%。
1.6铬：
铬、锰都是网状碳化物形成元素，高锰钢加铬后，铬和锰交互作用使晶界网状碳化物有所增加，为使网状碳化物溶解，故固溶温度要升高。
在ZGMn13中加入1-3%铬后，屈服强度提高了40-60MPa，。普通高锰钢制作球磨机衬板，由于长期受到磨球的冲击，会产生流变，使衬板间装配缝消失，有时还会因流变使衬板交接在一起，使更换衬板产生困难。为了卸下衬板有时还得动用火焰切割，加铬高锰钢衬板
的使用基本克服了衬板的流变。
1.7钼：
含钼碳化物可在奥氏体中沉淀析出或弥散析出，使奥氏体得到沉淀硬化或弥散硬化，从而使高锰钢耐磨性提高。
因含钼碳化物在奥氏体晶界形核困难，生长速度缓慢，所以含钼高锰钢铸态组织中不出现晶界连续网状碳化物，晶界碳化物比普通高锰钢少，枝晶间碳化物较多。碳化物以块状为主，使铸态高锰钢强度、塑性、韧性增加。钼还能抑制和消除针片状碳化物形成。在大断面高锰钢铸件中加入钼可减少组织中碳化物数量，提高大断面高锰钢的韧性。钼含量为2%时，即使铸件断面到250mm厚，仍能保持这种碳化物的分布和形状。因此，可以提高高锰钢中的碳含量，可提高到1.7%左右也不致造成过多碳化物析出，有利于材料在强烈冲击载荷下抗磨性提高。
锰、铬是过热敏感元素，而钼不是，钼的加入，可阻止奥氏体在固溶处理时加热和保温过程中长大。在相同热处理条件下，含钼高锰钢的晶粒较细，有利于屈服强度提高而不降低其塑性。
含钼高锰钢固溶处理后可进行焊补，甚至焊接，不需在重新热处理，给生产和使用带来方便。
对含钼高锰钢进行固溶处理后可进行时效处理，时效温度不要高于400℃，（≦400℃），可促使碳化物在奥氏体上弥散析出，但又不降低高锰钢的韧性，使高锰钢弥散硬化。高硬度质点弥散析出能明显提高材料在粉磨作业中抗磨性能。
1.8镍：
大断面高锰钢铸件（＞200mm），经固溶处理心部碳化物难以消除，需加入镍给以改善。
高锰钢中加入 2.5%以上的镍，由于奥氏体稳定，碳化物不易从奥氏体中析出。低碳（0.9%）高锰钢加入3%以上的镍，甚至铸态下可得到单项奥氏体组织。在一般高锰钢中加入 2.5-4%的镍，热处理空冷也可得到单一奥氏体。使用对一些大断面铸件（壁厚达400mm）加入2.5%以上的镍，经水冷固溶处理能得到单一奥氏体组织。
镍的加入提高了高锰钢的铸态韧性和固溶态(经1050℃水韧处理)的低温韧性。
1.9钛：
钛加入的有利作用就是细化晶粒。一般少量加入的晶粒度可细化1-2级。钛细化晶粒和壁厚有关，薄壁凝固速度快，细化晶粒明显。厚壁件，凝固缓慢，TiC、TiN颗粒长大将失去作为外来结晶核心的作用。钛还能抑制高锰钢柱状晶的生长，防止形成穿晶。
2造型：
采用水玻璃砂，表面刷镁砂粉涂料，刷两遍，不易做厚壁件。
尽量采用保温冒口
用外冷铁要覆一定厚度的型砂，严防穿晶组织产生。外冷铁覆砂厚度一般在10mm左右。
3熔炼：
回炉料使用不应超过25％。
高锰钢属碱性，炉衬选用碱性或中性材料。
高锰钢的出钢温度达到1500-1520℃，即钢水面上有褐黄色烟时，表示已达到出钢温度，应立即出钢。
加入适量稀土元素，能阻止晶粒长大，浇注前在浇注包中加稀土，在高锰钢中最佳加入量为0.3%。
浇注包在接下一包前不得有残余钢水。
4浇注：
高温浇注会使晶粒粗大，并出现柱状晶。过高浇注温度甚至会出现穿晶。粗晶与柱状晶将降低高锰钢的耐磨性，因此，采用低温快浇工艺。控制冒口结膜时间0-5S。浇注温度一般控制在1420-1440℃。
用热钢水点浇冒口，从浇口浇注到冒口升到其1/3高度后，从冒口浇注到冒口充满，浇注完第二型后，点浇前一型冒口。
5清理：
碳含量大于1.3以上的高锰钢铸件，在落砂清理和吊运中，严禁锤击和高空落地，防止铸件破裂。
严格控制打箱时间，打箱后不得将铸件放在过堂处。搬运过程中尽量少碰撞，严禁浇水，以防由于应力和激冷造成铸件开裂。
铸件入炉热处理前，主要清理掉披缝和粘砂。披缝较薄，热处理加热时会脱碳，入水后变成马氏体，马氏体相变体积膨胀，可能会使铸件本体在拉应力下产生裂纹，甚至报废。（高温氧化气氛条件下，高锰钢脱碳层表面含碳量可降至0.1-0.2%，深度达几毫米。
严重粘砂将降低高锰钢本体入水后的冷却速度，造成晶界碳化物
的重新析出，降低热处理的质量。
6热处理：
6.1固溶处理温度：
锰是过热敏感元素，高温下高锰钢中奥氏体晶粒容易长大。经过高温保温阶段，很可能奥氏体晶粒比铸态时还粗大。当温度超过1050℃时，奥氏体晶粒已开始长大，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，高锰钢的耐磨性和韧性明显降低。所以，控制浇注温度得到细晶粒铸态组织是获得细晶粒的关键。
为求的细晶，固溶温度不得超过1050℃。
含有其它碳化物形成元素的高锰钢固溶温度比普通高锰钢提高30-50℃，即可，即1100-1150℃，过高的固溶温度使奥氏体晶粒过分粗化，导致性能恶化，已达不到合金化的目的。
6.2保温时间：
保温是为了碳化物溶解，合金元素扩散，得到尽可能均匀的奥氏体组织。
确定保温时间要考虑的因素：铸件壁厚、固溶处理温度、钢的化学成分，、铸件特点等。铸件壁越厚，保温时间越长，经验数据是每25mm保温1小时（可按铸件堆放高度4h/m计算）。如普通高锰钢中C、Si含量高，碳化物既多又粗，保温时间应适当延长；钢中含有Mo、V、Ti等合金元素，这些特殊碳化物溶解困难，保温时间也的适当延长。
水韧处理保温时间：
τ＝0.016δ﹛1.27[ω﹙C﹚﹢ω﹙Si﹚]﹜
τ为保温时间，δ外铸件主体或最大壁厚，ω﹙C﹚、ω﹙Si﹚为C、Si含量。
保温时间最短不易低于2h，最长也不要超过8h。
6.3冷却：
高锰钢960℃即开始有碳化物从奥氏体中析出，因此，在960℃以上必须入水，从打开炉门到高锰钢铸件入水时间要小于30S。30S 将使铸件降温70-90℃，大于30S难保证铸件在960℃以上入水。
要保证低的入水水温，要求＜30℃，处理后水温＜60℃，以保证冷却速度。冷却速度要达到30℃/S。
淬火前，冷却水必须开始强烈循环搅动。淬火中，冷却水同时强烈循环搅动。
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铸造工艺设计
锰钢的特点是凝固收缩大，散热性差，因此，在工艺设计中铸造收缩率取2.5％－2.7％，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2.5
－3.0倍，尽量采用热冒口，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。将直浇道、冒口位于高处（砂箱有5o－8o。的斜度）。浇注时尽可能低温快浇。一旦凝固，要及时松砂箱。铸件在型内要长时间保温，直到低于200℃再开箱。
8切割与焊接
8.1高锰钢必须在水韧处理后切割与焊接。
8.2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进行切割。
8.3选用奥氏体基的高锰钢焊条，规格细长，φ3.2mm×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。
华尔泰经贸有限公司铸钢件产品热处理艺规范 随着铸造件产品种类增多，对外业务增大，方便更好的管理铸造件产品，特制定本规定，要求各部门严格按照规定执行。 1目的： 为确保铸钢产品的热处理质量，使其达到国家标准规定的力学性能指标，以满足顾客的使用要求，特制定本热处理工艺规范。 2范围 3术语 经保温一段时间后， 经保温一段时间后， 3.3淬火：指将铸钢产品加热到规定的温度范围，经保温一段时间后， 快速冷却的操作工艺。 3.4回火：指将淬火后的铸钢产品加热到规定的温度范围，经保温一 段时间后出炉，冷却到室温的操作工艺。 3.5调质：淬火＋回火 4 职责
4.1热处理操作工艺由公司技术部门负责制订。 4.2热处理操作工艺由生产部门负责实施。 4.3热处理操作者负责教填写热处理记录，并将自动记录曲线转换到 热处理记录上。 4.4检验员负责热处理试样的力学性能检测工作，负责力学性能检测 结论的记录以及其它待检试样的管理。 5 工作程序 5.1 错位炉底板应将其复位后再装， 5.2 对特别 淬铸件应控制入水时间，水池应有足够水量，以保证淬火质量。 5.5作业计划应填写同炉热处理铸件产品的材质、名称、规格、数量、 时间等要素，热处理园盘记录纸可多次使用，但每处理一次都必须与热处理工艺卡上的记录曲线保持一致。 6 不合格品的处置 6.1热处理试样检验不合格，应及时通知相关部门。
6.2技术部门负责对不合格品的处置。 7 附表 7.1碳钢及低合金钢铸件正火、退火加热温度表7.2碳钢及低合金钢铸件退火工艺 7.3铸钢件直接调质工艺 7.4铸钢件经预备热处理后的调质工艺 7.5低合金铸钢件正火、回火工艺
.耐磨高锰钢铸件的铸态余热热处理 为缩短热处理周期，可利用铸态余热进行高锰钢水韧处理。其工艺为：铸件于ll00～1180。C时自铸型中取出，经除芯清砂后，铸件温度允许冷却到900～1000。C，然后装入加热到l050。1080。C的炉内保温3～5h后水冷。该处理工艺简化了热处理工艺，减少了铸件在型内的冷N啪3,但ue产操作上有一定难度。表11—18为不同热处理工艺的高锰钢试样的力学性能。 2．耐磨高锰钢铸件的沉淀强化热处理 耐瞎高锰钢沉淀强化热处理的目的，是在加入适量碳化物形成元素(如钼、钨、钒、钛、铌和铬)的基础上，通过热处理方法在高锰钢中得到一定数量和大小的弥散分布的碳化物第二相质点，强化奥氏体基体，提高高锰钢的抗磨性能。但这种热处理工艺较复杂，并使生产成本增加。 3．耐磨高锰钢铸件的固溶热处理——水韧处理耐磨高锰钢的铸态组织中有大量析出的碳化物，因而其韧度较低，使用中易断裂。 高锰钢铸件固溶热处理的主要目的，是消除铸态组织中晶内和晶界上的碳化物，得到单相奥氏体组织，提高高锰钢的强度和韧度，扩大其应用范围。 要消除其铸态组织的碳化物，须将钢加热至1040。C以上，并保温适当时间，使其碳化物完全固溶于单相奥氏体中，随后快速冷却得到奥氏体固溶体组织。这种固溶热处理又称为水韧处理。 (1)水韧处理的温度：水韧温度取决于高锰钢成分，通常为1050～1100。含碳量高或者合金含量高的高锰钢应取水韧温度的上限，如ZGMnl3钢和GXl20Mnl7钢。但过高的水韧温度会导致铸件表面严重脱碳，并促使高锰钢的晶粒迅速长大，影响高锰钢的使用性能。图ll-25为高锰钢在1100保温2h后铸件表面碳和锰元素的变化。 (2)加热速率：高锰钢比一般碳钢的导热性差，高锰钢铸件在加热时应力较大而易开裂，因此其加热速率应根据铸件的壁厚和形状而定。一般薄壁简单铸件可采用较快速率加热；厚壁铸件则宜缓慢加热。为减少铸件在加热过程中变形或开裂，生产上常采用预先在650左右保温，使厚壁铸件内外温差减小，炉内温度均匀，之后再快速升到水韧温度的处理工艺。图ll—26为典型高锰钢件的热处理工艺规范。 (3)保温时间：保温时间主要取决于铸件壁厚，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25mm保温lh计算。图ll—27为保温时间对高锰钢表面脱碳层深度的影响。 (4)冷却：冷却过程对铸件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在950必上，以免碳化物重新析出。为此，铸件从出炉到A水时间不应超过30s；水温保持在30度以下．淬火后最高水温不超过60度。水温较高时高锰钢的力学性能显著下降。水韧处理时水量须达到铸件和吊栏重量的8倍以上，若用非循环水需定期增加水量．暑好使用水质干净的循环水或采用压缩空气搅动池水。用吊篮吊淬时，可采用摆动吊篮的方式加速铸件的冷却。 高锰钢水韧处理多用台车式．热处理炉。铸件人水常用自动倾翻或吊篮吊淬方式。前者对大件及形状复杂的薄壁件易引起变形，淬火后铸件从水池中取出也较为困难；后者淬火后取出铸件方便，但吊篮消耗大。 4．耐磨中铬钢铸件的热处理耐磨中铬钢铸件热处理的目的，是得到高强韧性和高硬度的马氏体基体组织，以提高钢的强度、韧度及耐磨性。
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
高铬铸铁热处理工艺 化学成分:C2.05，Si1.40，Mn0.78，Cr26.03，Ni0.81，Mo0.35 1、常用的高铬铸铁的热处理工艺是加热到950~1000℃，经保温空冷淬火后再进行 200~260℃的低温回火。 2、2、高温团球化处理1140~1180℃保温16h空冷却，可以明显提高冲击韧度和耐磨性能。 高温团球化处理可使碳化物全部呈团球状，可消除或减少大块状和连续网状碳化物对基体的隔裂作用，经团球化的碳化物受到更加均匀的基体支撑，特别受到一定数量的奥氏体的支撑。如果适当减少保温时间，对薄截面零件也可以取得效果。该工艺的不足是工艺消耗热能较多。 加热到1050℃，经保温空淬火后再进行550℃的回火,效果会怎么样? 要控制加热速度，最好在650? ?? ?750? ?? ?? ? 850? ?? ? 时保温一定时间。我以前做过，正火就可以了。硬度能做到61----65HRC 成熟工艺是：铸造后软化退火，便于加工，加工后空冷淬火加低温去应力回火。使用硬度一般要求为HRC58-62，多用于比如渣浆泵零部件等耐磨易损件。 我们这里是高铬生产基地，一般提供Cr24，Cr26，Cr28，Cr15Mo3等，价格是不便宜的。价格要包括中间的软化退火和精加后的淬火及回火。楼主的材料应该叫Cr26 做高铬磨球的，Cr%=10.2~10.5%，C%=2.2~2.7%，Si、S双零以下，要求硬度HRC>58 我们现在用的是淬火液淬火，淬火工艺参数是：650度保温2小时，升温到960度保温3.5小时淬火；回火温度380~400，保温4~6小时。磨球规格φ40-φ80。 工艺是1050淬火+250~350回火 金属耐磨材料在水泥企业的研究和应用 [摘要] 本文从金属耐磨材料的概述、水泥企业常用的耐磨材料以及根据磨损原理具体的选用金属耐磨材料,对金属耐磨材料进行了研究、分析,对其他选用金属耐磨材料给予一定的参考和借鉴。 [关键词] 金属耐磨材料水泥企业研究应用 一、金属耐磨材料的概述 材料的耐磨性不仅决定于材料的硬度Hm,而且更主要的是决定于材料硬度Hm和磨料硬度Ha的比值。当Hm/Ha比值超过一定值后,磨损量便会迅速降低。 当Hm/Ha≤0.5-0.8时为硬磨料磨损,此时增加材料的硬度对材料的耐磨性增加不大。 当Hm/Ha>0.5-0.8时为软磨料磨损,此时增加材料的硬度,便会迅速地提高材料的耐磨性。 金属耐磨材料一般都指的是耐磨钢,能抵抗磨料磨损的钢。这类钢还没有成为一个完全独立的钢种,其中公认的耐磨钢是高锰钢。 二、水泥企业主要使用的耐磨钢
高锰钢的耐磨性
高锰钢的耐磨性 高锰钢铸件在受到冲击截荷和压应力时，金属表面发生塑性变形，迅速产生加工硬化并诱发产生马氏体及ε相，从而形成硬而耐磨的表面层，而心部仍是奥氏体组织。表面层硬度由原来的200HB左右提高到500HB以上，硬化层厚度可达到10～20mm，甚至更多。在表面逐渐被磨损掉的同时，在冲击载荷的作用下硬化层不断地向内发展。在低冲击载荷和低应力磨损情况下，由于不能在表面产生足够的加工硬化，这时高锰钢的耐磨性往往不一定比相当硬度的其他钢种好。 为适应不同工况的要求，调整基本成分和加入其他合金元素，以提高钢的耐磨性，发展了一些改进型高锰钢。国内外一部分改进型高锰钢的化学成分和用途见下表。 改进型高锰钢的化学成分和用途 国别钢种 化学成分质量分数(%) 用途举例C Si Mn Mo Cr其他 中国Mn6Mo 1.2～1.40.4～0.7 5.5～7.00.8～1.2 1.5 (小截面 件) (大截面 件) - 适用于冲击不 很大的粉煤设 备和工程机械 的耐磨件 美国 Climax 6Mn-1Mo Grade A 1.05～1.350.40～0.70 5.75～ 6.75 0.90～ 1.20 残余-Grade B 0.80～1.000.40～0.70 6.00～ 7.00 0.90～ 1.20 残余- 中国 5Cr5Mn90.54-8.86- 4.94-破碎机的轧臼 壁、破碎壁， 电铲铲齿 60Cr5Mn110.58-11.0- 4.7- Mn9Cr2------ 45Mn17Al30.34～0.420.27～0.57 17.2～ 18.0 -- Al：2.97～ 3.20 Ti：0.078～ 0.098 承受高应力冲 击的工件，如 落锤及其底座7Mn130.7～0.8≤0.5 12.5～ 14.5 --Ti：≤0.1 铸态下使用。 大型挖掘机铲 斗、复杂结构 的格子板、衬 板等
高锰钢抗磨性提高的方法 摘要:采用细化晶粒和沉淀硬化的方法来提高高锰钢抗磨性。 关键词:高锰钢抗磨性细化晶粒沉淀硬化 对于承受较大冲击负荷的磨粒磨损条件下,通常采用奥氏体锰钢。因为这种具有高的韧性和高的应变硬化能力,在高冲击载荷下具有高的耐磨性。适宜制作具有抵抗凿削磨损的耐磨件。但在很多磨料磨损的情况下,如高锰钢齿板、碎煤机环锤、衬板未能表现出较高的抗磨粒性能,甚至还出现了早期失效。为此,本工作采用细化晶粒和沉淀硬化的方法来解决这个问题,提高奥氏体锰钢的抗磨性,适应工况条件的要求。 1、实验内容 采用两种实验方案:细化奥氏体晶粒,以提高奥氏体锰钢的强韧性;进行沉淀硬化处理,进一步强化锰钢基体,改善屈服强度,获得弥散分布的碳化物组织,提高抗磨性。 1.1 细化晶粒 ZGMn13钢的化学成分如表1所示。 快速循环热处理工艺:用基尔试块制作金相及夏氏冲击试样,用梅花试样制作拉伸试样。其热处理工艺如下表2所示。 通过快速循环热处理,可使高锰钢奥氏体晶粒获得细化。显微组织的观察表明,阶梯加热,循环加热和交替加热等三种热处理方法,均可获得比普通水韧处理细得多的奥氏体晶粒。图1为循环热处理后的组织,晶粒度为6-8级。图2为普通水韧处理的组织,晶粒度1-3级。 1.2 沉淀硬化处理 在原循环热处理工艺基础上,分别进行低温和中温长时间失效,温度为350℃、450℃和540℃,时间为6小时,8小时和10小时,通过不同工艺处理后,得出下列结果。其工艺方案如表3所列。机械性能如表4所列。(如表3) 高锰钢在细化奥氏体晶粒后,再经过450℃×8小时的失效处理,使其碳化物不论在晶内或晶界都达到了弥散分布,而且呈粒状。而经1080℃×3小时固溶,再经过450℃×8小时失效的高锰钢,则未能得到弥散分布的碳化物,并且碳化物呈块状、针状、且聚集于晶界附近。通过比较可以看出,高锰钢细化晶粒后,进行沉淀硬化处理,可以得到比较满意的奥氏体+弥散分布的细粒状碳化物组织。 当时效温度超过450℃时,碳化物则逐渐由粒状变成针状,而且逐渐粗大。组织变脆,但硬度达到失效峰值为HRC45-47。(如表4) 2、工业实验 工业试验在HSZ300的小型破碎机上进行的。破碎矿物主要是煤矿,其中有部分煤矸石,粒度不规则,硬度为7-8（f）,破碎比为1/10。环锤已破碎11000小时矿物,还没有明显磨损,仍在继续使用。原普通水韧处理的锤头,平均破碎8000多小时就磨损得磨损。另外,经过快速循环热处理的齿板,其耐磨性也得到较大的提高。 3、结语 (1)通过快速循环热处理等强韧化方法,明显地细化了高锰钢奥氏体组织,使其晶粒度分别达到5-8级（普通水韧处理可达1-3级）。提高了钢的强韧性。(2)在细化的奥氏体锰钢基体上,进行沉淀硬化处理。既得奥氏体+弥散分布粒状碳化
高锰钢的耐磨性 高锰钢铸件在受到冲击截荷和压应力时，金属表面发生塑性变形，迅速产生加工硬化并诱发产生马氏体及ε相，从而形成硬而耐磨的表面层，耐心部仍是奥氏体组织。表面层硬度由原来的200HB左右提高到500HB以上，硬化层浓度可达到10～20mm，甚至更多。在表面逐渐被磨损掉的同时，在冲击载荷的作用下硬化层不断地向内发展。在低冲击载荷和低应力磨损情况下，由于不能在表面产生足够的加工硬化，这时高锰钢的耐磨性往往不一定比相当硬度的其他钢种好。 为适应不同工况的要求，调整基本成分和加入其他合金元素，以提高钢的耐磨性，发展了一些改进型高锰钢。国内外一部分改进型高锰钢的化学成分和用途见下表。 改进型高锰钢的化学成分和用途
园锥破碎机轧臼壁的研制应用 本课题研制的轧臼壁是选矿厂碎矿车间碎矿系统园锥破碎机重要的备件之一、在实际工况条件下，该工件承受着极强烈的、高周次的、反复交变应力的作用（冲击、磨擦、挤压，剪切等），其质量的好坏，将直接到选矿厂能否进行正常的生产经营活动。 1．轧白壁工件的选材分析 根据轧臼壁工件在实际工况条件下的受力状态，服役特点(高周次的强烈冲击、磨擦、挤压、剪切的反复)，结合国内目前使用耐磨材料现状，经一系列对比分析、反复试验我们选择了在强烈冲击、磨擦、挤压，剪切工况条件下具有强大潜能(加工硬化能力)的高锰钢作为制作轧臼壁工件的材质。 1．1轧臼壁工件化学成份的确定 高锰钢的耐磨性由钢的化学成份、钢中夹杂物含量、钢中碳化物的溶解与偏析度、钢的晶粒度和铸造质量的优劣等决定。 高锰钢中各元素对其性能的影响 硅：含硅量高，降低碳在奥氏体中的溶解度，碳化物在晶界上析出增多且肥大，水韧处理后，在晶界上留下较大的显微疏松，但为了完全消除，钢中的含硅量，控制在—％最佳，含硅量>％对高锰钢各项性能无明显影响。 锰：高锰钢由于含锰量高，钢的铸态组织为奥氏体及碳化物，经1000℃左右加热水淬处理(通常称水韧处理)后。绝大部分碳化物固溶
高锰钢辙叉焊修工艺 怀化工务段退休工程师肖国富 特别声明：本工艺虽然经过作者数十年研究实验，已经在全国铁路推广。但本文脱稿于2007年，上传于2012年，仅供同行研究参考。 第一节准备工作 一、安全注意事项 1、从事辙叉焊补的焊工应取得相应的操作许可证； 2、不焊补任何部位出现断裂的辙叉，也不焊补同一部位焊补过三次的辙叉； 3、不在风力大于5级和雨雾天进行辙叉的室外焊补作业，室外焊补人员应在上风方向作业，室内应有吸尘排烟设备，以减少烟尘锰毒对焊补人员的危害； 4、辙叉表面缺陷或磨耗，打磨后不影响行车时，可以在车速不高的线上，利用列车间隙时间焊补，但应由辙叉养护工区按《铁路工务安全规则》及有关规定办理施工手续和设置防护才能上线作业，且在作业中，要严格控制辙叉挖补尺寸，以保证能随时放行列车； 5、利用“天窗”时间线上焊补辙叉裂纹、磨耗、掉块时，也要按“天窗”作业的相关规定，办理手续和防护施工车辆； 6、线上焊补时，电焊搭铁应搭接在所焊辙叉的轨底裙边上。严禁跨过钢轨、绝缘接头及轨道绝缘处，进行搭铁和引弧，以防止破坏和影响行车信号； 7、线上“天窗”条件焊补有困难时，辙叉焊补应在线下进行，或运回工厂，在室内的水槽中施焊； 8、随时注意行车和人身安全，遵守焊接安全操作规章，按规定穿着防护用品。 二、现场焊修设备工具 1、AXQ1-200系列内燃电焊机1台，含焊钳、电缆线、面罩等附件； 2、0.35~0.4立方米、0.7~0.8兆帕（700~800千帕）内燃机驱动空压机1台，含碳弧气刨手钳、高压（氧气）气管等附件； 3、交直流两用手提式电动砂轮机或角磨机一台（建议用上海砂轮机厂生产的S1S-150型850W砂轮机，不要用其它工厂生产的580W砂轮机，否则磨不动），最近有工务段使用的博世角磨机和博世磨片也比较好； 4、电焊条干燥保温筒一个或小烘箱+保温筒； 5、接线板或多用（耐摔、防水）插座一至二个或带插座的电缆圆盘； 6、Φ22~26厘米水壶一个，约10公斤水桶一只或用钢轨钻孔用的压力式水桶； 表2-2 碳棒的规格及适用的电焊机和电流参考表 适用场地电焊机型号圆形碳棒 规格(mm) 使用电流 （A） 线场焊叉AXQ1-200 ￠ 3 150~180 ￠3.5 150~180 ￠4 150~200 ￠5 150~200（250） 工厂焊叉ZXG-400等￠7 200~350 ￠8 250~400 ￠9 350 ~400（500） 7、扳手、钳子、敲渣尖锤、钢丝刷、扁油刷、手锤、钢錾子等手工工具一套； 8、1米长钢直尺、0.05（0.5）~1.00塞尺、弦线、钢轨测温计、2~5米钢卷尺、等量具一套，
高锰钢浇注和水韧工艺参数 一：结晶组织对高锰钢性能的影响 粗大的柱状晶组织必然伴随有枝晶间的显微缺陷，如显微疏松。也会伴随有较高程度的化学偏析，使力学性能和耐磨性降低。再有就是铸态组织中碳化物形貌和分布特征受一次结晶组织粗细的影响，初晶组织细则它也细。碳化物虽然在热处理时可以溶解、但粗大的碳化物往往使热处理后奥氏体晶界的致密度降低，且奥氏体基体内化学成分不均匀，使力学性能降低。固此一次结晶组织对高锰钢的性能影响是很大的！ 1）浇铸温度对一次结晶和机械性能的影响： 浇铸温度/℃一次结晶组织特征σb／ＭＰａａ Ｋ／Ｊ。Ｃｍ ２1460 细等轴晶392.27 166.71 1550 等轴晶372.65 127.49 1620 柱状晶362.84 58.84 2）浇铸温度和载面厚度对晶区比例的影响： 浇铸温度 /℃ 等轴晶区占高度/％柱状晶区占高度/％120mm载面60mm载面120mm载面60mm载面 1550 32~35 14~16 48~50 28~30 1450 38~42 22~24 32~35 10~12 1400 73~75 100 20~22 ——
3）浇铸温度对力学性能的影响： 浇铸温度 /℃ 力学性能 σb／ＭＰａδ/％φ/％ａＫ／Ｊ。Ｃｍ２ 1310~1360 715.88 23.0 22.2 215.75 1360~1410 630.57 17.0 22.5 140.24 由此可知浇铸温度对高锰钢的力学性能有极为明显的影响! 4) 铸型冷却能力对一次结晶特征的影响： 铸型种类 浇铸温度/ ℃ 1380~1420 1420~1430 1450~1460 干砂型等轴晶等轴晶等轴晶 冷金属型边缘少量柱状晶断面大部分柱状晶柱状晶贯穿全断面消失模铸态直接水韧处理 一：工艺要点 （1）消失模样组装要尽量将大小、壁厚相当的模样组装在一起，使铸件的冷却速度基本一致、才能满足铸件同时入水时对水韧温度的要求。（2）型砂的选择：由于铸态水淬没有热处理过程中的再结晶和成分的均匀化，因此为加强铸件在凝固过程中的冷却速度，得到较细的一次结晶组织！宜选用宝珠砂、锆英矿砂、铬铁矿砂和钛铁矿砂等，它们的导热系数为石英砂的2~3倍，可加快铸型的凝固速度。 （3）打箱与入水时间的确定：入水温度直接关系到水韧处理的成败！一般打箱时铸件温度应低于1100 ℃，入水温度应高于950℃。因此应根据铸件的大小、壁厚及室温主高低来确定打箱与入水时间。
高锰钢ZGMn13焊接工艺 一：什么是高锰钢 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。 二：特点 抗强烈的挤压，冲击耐磨钢。其表层迅速发生加工硬化现象，使其在心部仍保持奥氏体良好的韧性和塑性的同时硬化层具有良好的耐磨性能。 三：焊接选材 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。 ⑵焊丝 焊接ZGMn13奥氏体高锰钢用焊丝有Mn-Ni、Mn-Cr、Mn-Mo、Mo-Ni-Cr系高锰钢焊丝和Cr-Ni、Cr-Ni-Mn系合金钢焊丝，其化学成分，见表31。Cr-Ni系焊丝不仅具有较高的耐腐蚀性能，能冲击载荷下能声速被加工硬化，而且还在焊接高锰钢与碳钢或低合金钢的异种钢时容许有较高的稀释，可用来作为高锰钢与碳钢焊接时的填充材料。（奥氏体焊条均可焊接）四：焊接工艺 焊补或焊接ZGMn13奥氏体高锰钢时，应该采用热源集中、线能量小的焊接方法，如手弧焊、熔化极气体保护焊等，不推荐使用气焊和钨极氩弧焊。 焊补或焊接工艺： 1）焊前必须清理焊补处的泥垢、油垢和铁锈，仔细检查有无起层、裂纹、夹砂、气孔和缩孔等缺陷。若有这些缺陷，必须用砂轮或电弧气刨铲出。磨损的部位必须用砂轮磨去硬化层，因为硬化层的金属对裂纹十分敏感。 2）焊前不应预热，多层焊时层间温度不应超过300℃，以防止过热使热影响区脆化。 3）焊接时要尽可能地采用小线能量，尽量减少基本金属受热，采取措施为尽可能地加快接头的冷却。为此，用短弧、直流反极性、跳焊、短段焊、间隙焊、脉冲焊等工艺措施，采用这些措施能在一定程度上减少碳化物的析出。 4）为防止产生热裂纹，可采用Cr-Mn或Cr-Ni奥氏体钢焊条打底。如果在低碳钢或低合金钢上堆焊ZGMn13奥氏体高锰钢时，可以先焊一层Cr-Ni或Cr-Mn奥氏体钢作隔离焊道， 以防产生裂纹。 5）焊后为消除焊接应力，可用尖锤锤击焊接区。为使熔敷金属得到奥氏体组织，锤击后要迅速将焊接区进行喷水冷却。 奥氏体高锰钢的特点及其焊接性 奥氏体高锰钢是指碳的质量分数为0.9%～1.3%、、锰的为11%～14%的铸钢。这种钢在1000～1100℃范围内加热时，可以得到单一的奥氏体组织，然后迅速在水中冷却淬火（水韧处理）能保持单相奥氏体状态。奥氏体高锰钢具有很高的韧性，是一种非常强韧的非磁性合
高锰钢工艺 1．高锰钢有哪几种？其性能如何？ 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％。 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。所谓水韧处理，就是把钢加热到1000℃～1100℃，保温一段时间，使钢中的碳化物全部溶入奥氏体中，然后迅速冷却，使碳化物来不及从奥氏体中析出，从而保持了单一的均匀的奥氏体组织。经过水韧处理的高锰钢称为高锰奥氏 体钢。其力学性能为：σ b =980 MPa，σs=392 MPa，HB210，δ=80％，α k =2.94 MJ ／m2。 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。 高锰钢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。几种高锰钢的牌号和性能见表5-1。
2．高锰钢有哪些切削加工特点？ 高锰钢锰含量高达11％～18％，具有较高的塑性和韧性，在切削加工中有以下特点： (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．怎样通过热处理改善高锰钢的切削性能？ 金属材料的切削性能主要取决于材料的力学、物理性能，如：强度、硬度、塑性、韧性、耐磨性及线膨胀系数等。通过热处理可以改变金属材料的力学、物理性能，从而改善其切削性能。改善高锰钢的切削性能可以通过高温回火来实现。将高锰钢加热至600℃～650℃，保温两小时后冷却，使高锰钢的奥氏体组织转变为索氏体组织，其加工硬化程度显著降低，加工性能明显改善。加工完成的零件在使用前应进行淬火处理，使其内部组织重新转变为单一的奥氏体组织。 4．切削高锰钢时怎样选择刀具材料？
高锰钢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。 ⑵焊丝焊接ZGMn13 奥氏体高锰钢用焊丝有Mn-Ni 、Mn-Cr 、Mn-Mo 、Mo-Ni-Cr 系高锰钢焊丝和Cr-Ni 、Cr-Ni-Mn 系合金钢焊丝， 其化学成分，见表31。Cr-Ni 系焊丝不仅具有较高的耐腐蚀性能，能冲击载荷下 能声速被加工硬化， 而且还在焊接高锰钢与碳钢或低合金钢的异种钢时容许有较高的稀释，可用来作为高锰钢与碳钢焊接时的填充材料。 ZGMn13 奥氏体高锰钢的焊接工艺。焊补或焊接ZGMn13 奥氏体高锰钢时，应
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(％)： C0．90～1．50Mn10.0～15．0 Si0．30～1.0 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。 中国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％～1.3 0％)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ε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、位错塞积和缠结。ε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。
65Mn钢具有较高的硬度,淬透性好,脱碳倾向少,价格低廉,切削性好等优点,但它有过热敏感性,易产生淬火裂纹,并有回火脆性，65Mn钢用途广泛，主要生产成钢丝，钢带、用于制造各种截面较少的扁，圆弹簧，板簧和弹簧片等。65Mn钢在汽车业，电子业，火车等交通运输工具用量很大。它可制造圆锯片，用以高速切削各类型钢，钢管和钢筋。 关键词：65Mn 焊接防腐热处理 第一章此种材料的牌号,成分,组织,热处理，性能，用途介绍 1.1 材料牌号：65Mn 美国ASTM:1566,SEA:1566(1066) 前苏联ГОСТ:65Г 1.2 材料的化学成分见表1-1 [1] 65Mn的化学成分 表1-1 1.3 材料的组织 [2] 1.3.1 相变温度见表1-2 表1-2 1.3.2 时间-温度计-组织转变曲线见图1-3 图1-3 65Mn钢的等温转变曲线 （用钢成分为C=0.64%,Mn=0.92%,Si=0.18%,S=0.005%, P=0.017%。晶体度为4 ～8级。奥氏体化温度为830℃） 1.3.3合金组织结构： 65Mn钢一般是在淬火回火后使用,约450℃以下回火时为回火马氏体,450℃以上回火时是回火索氏体. 1.4 热处理工艺： 1.4.1 表面处理工艺：采用表面喷砂处理。65mn钢圆锯片预先进行齿部碳氮共渗，以增加碳氮含量，然后再进行常规热处理，以提高齿部的回火稳定行，从而增加齿部硬度和耐磨性，提高圆锯片的使用寿命。 1.4.2热处理工艺参数见表1-4 名称退火正火调温回火淬火回火消除应力回火（冷拉弹簧钢丝） 加热温度/℃ 810 810 680～700 810 360～570 250～360 冷却方试炉冷空冷空冷油/水泠空冷空冷 表4-1 1.5 材料的性能 1.5.1力学性能 [3] 1.5.2密度ρ=7.81克/立方厘米 1.5.3 工艺性能 焊接性能：差
标准：GB/T 1220-1992 ●特性及应用： 0Cr17Ni4Cu4Nb是由铜、铌/钶构成的沉淀、硬化、马氏体不锈钢。0Cr17Ni4Cu4Nb有较高的强度、耐蚀性、抗氧化性，0Cr17Ni4Cu4Nb这个等级具有高强度、硬度(高达300℃/572℉)和抗腐蚀等特性。经过热处理后，产品的机械性能更加完善，可以达到高达1100-1300MPa(160-190 ksi) 的耐压强度。这个等级不能用于高于300℃(572℉) 或非常低的温度下，它对大气及稀释酸或盐都具有良好的抗腐蚀能力，它的抗腐蚀能力与304和430一样。 ●应用领域: 1.海上平台、直升机甲板、其他平台 2.食品工业 3.纸浆及造纸业 4.航天(涡轮机叶片) 5.机械部件 6.核废物桶 ●化学成分： 0Cr17Ni4Cu4Nb化学成分： C Si Mn P S Ni Cr Mo Cu Nb 其他 ≤0.07 ≤1.00 ≤1.00 ≤0.035 ≤0.030 3.00-5.00 15.5-17.5 - 3.00-5.00 0.15-0.45 - 美国ASTMS17400，AISI630,UNS630化学成分 C Si Mn P S Ni Cr Mo Cu Nb 其他 ≤0.07 ≤1.00 ≤1.00 ≤0.040 ≤0.030 3.00-5.00 15.5-17.5 - 3.00-5.00 0.15-0.45 - 日本SUS630化学成分 C Si Mn P S Ni Cr Mo Cu Nb+Tao 其他 ≤0.07 ≤1.00 ≤1.00 ≤0.040 ≤0.030 3.00-5.00 15.5-17.5 - 3.00-5.00 0.15-0.45 - 欧洲X5CrNiCuNb16-4化学成分 C Si Mn P S Ni Cr Mo Cu Nb+Tao 其他 ≤0.07 ≤1.00 ≤1.00 ≤0.040 ≤0.030 3.00-5.00 15.5-17.5 - 3.00-5.00 0.15-0.45 - ●力学性能： 抗拉强度σb (MPa)：480℃时效,≥1310; 550℃时效,≥1060; 580℃时效,≥1000; 620℃时效,≥930 条件屈服强度σ0.2 (MPa)：480℃时效,≥1180;550℃时效,≥1000;580℃时效,≥865;620℃时效,≥725 伸长率δ5 (％)：480℃时效,≥10;550℃时效,≥12;580℃时效,≥13;620℃时效,≥16 断面收缩率ψ (％)：480℃时效,≥40;550℃时效,≥45;580℃时效,≥45;620℃时效,≥50 硬度：固溶,≤363HB和≤38HRC;480℃时效,≥375HB和≥40HRC; 550℃时效,≥331HB和≥35HRC;580℃时效,≥302HB和≥31HRC;620℃时效,≥277HB和 ≥28HRC ●热处理规范及金相组织： 热处理规范：1)固溶1020～1060℃快冷;2)480℃时效,经固溶处理后,470～490℃空冷; 3)550℃时效,经固溶处理后,540～560℃空冷; 4)580℃时效,经固溶处理 后,570～590℃空冷;5)620℃时效,经固溶处理后,610～630℃空冷。 金相组织：组织特征为沉淀硬化型。 ●交货状态：一般以热处理状态交货，其热处理种类在合同中注明；未注明者，按不热处理状态交货。
水韧处理的加热速度 高锰钢铸件进行水韧处理，加热时的温度低于400℃的范围内，铸态组织中没有明显变化。450℃左右开始有针状碳化物析出。500℃时碳化物数量明显增加。大约在550℃是碳化物析出数量最多。到600℃时针状碳化物的长度铸件变短但是片层变得宽厚。700℃以上铸态组织中的碳化物铸件溶入奥氏体中。开始时是晶内针状碳化物先溶解，800℃时晶内碳化物大部分消失了，，只是在晶界上和晶界附近尚有未溶的碳化物。850℃以上晶界上的碳化物因逐渐溶解而变细、变窄成断网状，900℃以上晶界上残余的碳化物铸件消失并成为孤立的集聚状态。这种未溶的碳化物随着温度的升高而逐渐缩小，950℃以上即全部溶入奥氏体中。加热过程中在550-600℃发生共析转变，形成珠光体。开始时在碳化物的周围奥氏体分解，以后逐渐扩大范围。开始形成的珠光体是层片状，温度升高时趋于粒状化。加热到共析转变温度以上，珠光体型的组织会发生奥氏体的重结晶。这个过程是一个在相界面上奥氏体核心形成和长大的过程，由于重结晶的过程奥氏体晶粒可以有一定程度的细化。但是在通常的热处理升温速度的条件下，铸态组织中的奥氏体不可能全部分解，因此这个细化作用是不明显的。而且经过高温保温阶段之后往往高锰钢的晶粒还有所长大，甚至在热处理之后的组织较铸态还要粗大。高锰钢在升温过程中，若升温速度足够快，奥氏体中就来不及析出碳化物，就不发生共析反应。由于高锰钢的导热性低、热膨胀系数高，加以铸态组织中有大量的网状碳化物，钢的性能很脆。加热时很容易因应力而开裂。入炉温度取决于高锰钢铸件的尺寸、重量、结构的复杂程度和钢中碳含量等因素。加热过程中温度低于700℃时最危险，因为低温时钢的性能很脆。升温到650-700℃时保温一段时间，以便使温度均匀，消除一部分应力。保温时间长短视件大小而定。加热速度根据具体情况，厚大件可以在35-50℃/h，多数铸件可以在80-100℃/h。为了防止形成裂纹，磷含量、碳含量和升温速度之间应综合予以考虑。在700℃以下，升温速度和碳、磷含量的关系，碳、磷含量增加时，升温速度应相应降低。
高锰钢的物理性能 高锰钢的物理性能 a．密度。在15℃时的密度为7．870～7．9805 9／m3，液态时密度为7．05009／m3。 b．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，见表3．96，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。 C．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。 ⑥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siOz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。 ⑦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(如销孑L、加工螺纹)预埋不易淬硬的软钢。 (2)耐磨中锰钢 叫M。一5％～9％、叫c一1．05％～l．40％的耐磨中锰钢经水韧处理后的组织为奥氏体基 体，但有较多的碳化物。加入钼可抑制铸态组织中碳化物的析出。与Mnl3钢相比，中锰钢 的含锰量降低、奥氏体稳定性下降，使这类钢在非强烈冲击工况下的耐磨性高于标准型 Mnl3高锰钢。 常见的含钼中锰钢的化学成分见表3．78、表3．81、表3．97。表3．97中各种锰钢的力学 性能分别见图3．¨8～图3．121。从图可见，在较厚断面的试验条件下，含钼中锰钢的抗 拉强度、屈服强度与标准Mnl3钢相当甚至略好，但伸长率和冲击韧度较低。因此从断裂