Mn13-高锰铸钢

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。

Mn13高锰低磁性钢板一：Mn13简介四：Ｍｎ１３特点Mn13是高锰耐磨钢(HIGH MANGANESE STELL )是抵抗强冲击、大压力物料磨损等耐磨材料中的最佳选择。

高锰钢最大的特点有两个:一是外来冲击越大，其自身表层耐磨性越高;二是随着表面硬化层的逐渐磨损，新的加工硬化层会连续不断形成。

Mn13扎制钢板对强冲击磨损和大应力磨损有极好的耐磨性能，在使用过程中不会出现破碎，而且具有便于切割、焊接、弯曲等易机械加工性能。

传统使用的高铬铸铁仅仅对移动磨损有较好的耐磨性。

Mn13轧制钢板可以有效降低设备易损件的使用成本并节省设备检修费用，提高成品竞争力。

五：Ｍｎ１３标准标准型的Mn13高锰钢又称Hadfield钢，是由英国人Hadfield于1882年发明的。

其相关的国家标准和国际标准如下:我国高锰钢铸件的国家标准(GB/T5680-2010)牌号有:ZGMn13-1、ZGMn13-2、 ZGMn13-3、ZGMn13-4、ZGMn13-5;美国ASTM奥氏体锰钢铸件标准(ASTMA128/A128M-1993)钢号有:ASTM-A(UNS-J91109)、ASTM-B-1(UNS-J91119)、ASTM-B-2(UNS-J91129)、ASTM-B-3(UNS-J91139)、ASTM-B-4(UNS-J91149)、ASTM-C(UNS-J91309)、ASTM-D(UNS-J91459)、ASTM-E-1(UNS-J91249)、ASTM-E-2(UNS-J91339)、ASTM-F(说明:如果用户无其它要求,一般供给钢号A铸件);日本高锰钢铸件国家标准[JISG5131(1991)]牌号有:SCMnH1、SCMnH2、SCMnH3、 SCMnH11、SCMnH21;俄罗斯铸造高锰钢标准ΓOCT977-1988钢号有:110Γ13π、110Γ13X2BPπ、110Γ13ΦTπ、130Γ14 XMΦAπ、120Γ10Φπ;ISO奥氏体锰钢铸件国际标准[ISO13521:1999(E)]牌号有:GX120MnMo7-1、GX110MnMo13-1、GX100Mn13、GX120Mn13、GX120MnCr13 2、GX120MnNi13-3、GX120Mn17、GX90MnMo14、GX120MnCr17-2。

Mn13高锰钢的铸态处理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。

Mn13高锰钢的含碳量通常为1.3%左右，要消除其铸态组织的碳化物，需将钢加热到1000℃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。

水韧温度取决于铸钢成分，通常为1000～1100℃。

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通过重新热处理来消除的脆性相，应尽量避免产生。

Mn13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，在热处理加热时会产生脱碳，水淬后转变成马氏体，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。

Mn13高锰钢导热系数低，100℃以下为碳钢的1/4～1/6，600℃时为碳钢的1/2～5/7。

高锰钢的热膨胀系数大，为碳钢的2倍，500℃以上时更大。

虽然铸件在低温加热过程中无相变应力产生，但加热到300℃以上后会出现晶内和晶界上脆性碳化物增多的现象，有时会发生珠光体转变。

Mn13高锰钢辙叉结构复杂，同一铸件壁厚相差悬殊，铸件本身存在不小的铸造应力。

在热处理的加热或冷却过程中不同部位存在较大的温差，会产生热应力。

这样，热应力和铸造应力叠加，使辙叉产生裂纹。

因此，必须控制Mn13高锰钢辙叉的入炉温度和加热速度。

Mn13高锰钢辙叉的热处理分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，则这种工艺可以节约能源，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，每天窑的初始温度也不尽相同；季节性的温度变化导致辙叉与窑的温度变化较大；辙叉在窑内的排序不同会造成一定的温差。

Mn13钢板是抵抗强冲击、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，在较大冲击载荷或较大接触应力的作用下，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。

Mn13钢板是高锰耐磨板是抵抗强冲击、大压力物料磨损等耐磨材料中的最佳选择。

Mn13扎制钢板对强冲击磨损和大应力磨损有极好的耐磨性能，在使用过程中不会出现破碎，而且具有便于切割、焊接、弯曲等易机械加工性能。

Mn13钢板切割方式：1、Mn13钢板的切割,建议采用等离子切割。

等离子切割分为水下等离子和空气等离子切割两种。

采用水下等离子切割时,等离子气体可产生几千度的高温,高锰钢板切口处迅速熔化,并因水的阻隔避免了氧化,水又对钢板及时进行冷却,阻止碳化物析出,使钢板切割面光滑平整,无热影响区,切割质量最佳,是切割高锰聊城泰佑启金属：0635-7779210 139-69-55-8118钢的首选。

也可采用空气等离子切割。

2、Mn13高锰耐磨钢板也可采用传统的火焰切割。

采用火焰切割时,建议采用切割小车,根据钢板厚度不同,采用不同规格的枪头,燃气和氧气配比调整适当(最好是中性火焰),最好是全部调整好后再开始下料,防止因中途熄火引弧造成断面缺口,影响切割质量。

Mn13钢板切割有关事项：mn13钢板切割包含冷切割和热切割。

1.冷切割有水射流切割、剪切、锯切或磨料切割;2.热切割包括火焰切割、等离子切割和激光切割。

高级别厚钢板的火焰切割方法与普通低碳和低合金钢的切割一样简单，但在切割厚钢板厚板时，需要注意!随着钢板厚度和硬度的增加，切割边部出现裂纹倾向加大。

为防止钢板切割裂纹的产生，切割时应遵循以下建议：1. 切割裂纹：钢板切割裂纹类似于焊接时产生氢致裂纹，如果钢板切边产生裂纹，将会在切厚48小时至几周内才出现。

因此，切割裂纹属于延迟性裂纹，钢板厚度和硬度越大，出现切割裂纹就越大。

mn13-2化学成分
化学成分是指一个物质所包含的化学元素或化合物。

Mn13-2是
一种高锰合金钢，其化学成分通常包括以下元素：
1. 铁（Fe）是高锰合金钢的主要成分，通常含量超过90%。

2. 锰（Mn）是高锰合金钢的关键成分，通常含量在11-14%之间，这也是该合金的命名来源。

3. 硅（Si）的含量通常在0.3-1.0%之间，有助于提高钢的强
度和硬度。

4. 碳（C）的含量在0.9-1.3%之间，碳含量的增加可以提高钢
的硬度和强度。

5. 磷（P）和硫（S）的含量通常需要控制在较低水平，以确保
钢的纯净度和加工性能。

除了上述元素外，高锰合金钢可能还含有少量的其他元素，如
铬（Cr）、镍（Ni）和钒（V），这些元素的加入可以改善钢的特性，
如耐磨性、耐蚀性和强度等。

总的来说，Mn13-2高锰合金钢的化学成分设计旨在提供优异的耐磨性和强度，使其在采矿、建筑和其他重型工业领域得到广泛应用。

对应产品名：高锰铸钢
标准对照表：
日本JIS G5131(1991)
韩国KS D4104(1995)
美国ASTM A128/A128M—1998
标准内容：
5.1.4 高锰铸钢
(1)中国GB标准高锰铸钢[GB/T 5680—1998]
a.高锰铸钢的钢号与化学成分，见表5-27。

表5-27 高锰铸钢的钢号与化学成分（质量分数）（%）
b.高锰铸钢的力学性能与用途，见表5-28。

表5-28 高锰铸钢的力学性能与用途
（2）中国YB标准高锰铸钢[YB/T 036.4—1992]
a.高锰铸钢的钢号与化学成分，见表5-29。

表5-29 高锰铸钢的钢号与化学成分（质量分数）（%）
b.高锰铸钢的力学性能与用途，见表5-30。

表5-30 高锰铸钢的力学性能与用途
（3）中国JB标准大型铸件用高锰铸钢[JB/T 6404——1992]
a.大型铸件用高锰铸钢的钢号与化学成分，见表5-31。

表5-31 大型铸件用高锰铸钢的钢号与化学成分（质量分数）（%）
b.大型铸件用高锰铸钢的力学性能与用途，见表5-32。

表5-32 大型铸件用高锰铸钢的力学性能与用途。

锰锰最重要的用途就是制造合金----锰钢锰钢的脾气十分古怪而有趣：如果在钢中加入2.5—3.5％的锰，那么所制得的低锰钢简直脆得象玻璃一样，一敲就碎。

然而，如果加入13％以上的锰，制成高锰钢，那么就变得既坚硬又富有韧性。

高锰钢加热到淡橙色时，变得十分柔软，很易进行各种加工。

另外，它没有磁性，不会被磁铁所吸引。

现在，人们大量用锰钢制造钢磨、滚珠轴承、推土机与掘土机的铲斗等经常受磨的构件，以及铁锰锰轨、桥梁等。

高锰钢高锰钢(high manganese steel)是指含锰量在10％以上的合金钢。

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。

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。

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。

高锰钢的铸造性能较好。

钢的熔点低(约为14()()℃)，钢的液、固相线温度间隔较小，(约为50℃)，钢的导热性低，因此钢水流动性好，易于浇注成型。

高锰钢的线膨胀系数为纯铁的1．5倍，为碳素钢的2倍，故铸造时体积收缩和线收缩率均较大，容易出现应力和裂纹。

为提高高锰钢的性能进行过很多合金化、微合金化、碳锰含量调整和沉淀强化处理等方面的研究，并在生产实践中得到应用。

介稳奥氏体锰钢的出现则可较局gao大幅度降低钢中碳、锰含量并使钢的形变强化速度提高，可适用于高和中低冲击载荷的工况条件，这是高锰钢的新发展。

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0.75％－1.45％。

高锰钢的种类锰含量在11%～18%的钢称高锰钢。

高锰钢分为高碳高锰耐磨钢、中碳高锰无磁钢、低碳高锰不锈钢及高锰耐热钢。

ＺＧＭｎ13是一种高锰钢,因其在承受外来的强大压力或冲击产生变形硬化后,显示出极高的耐磨性能而广泛应用于工程机械和矿山机械中。

同时,它也是一种典型的难加工材料,其切削加工性能在高锰钢中很具有代表性。

1 2高锰钢的性能( 1)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。

( 2 )高锰钢具有很高的耐磨性。

2ＺＧＭｎ13高锰钢的切削加工特点( 1)加工硬化严重。

( 2 )切削温度高。

( 3)切削力大。

( 4 )断屑困难。

( 5 )尺寸精度不易控制。

3切削高锰钢的合理方法3 1通过热处理改善高锰钢的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60 0～65 0℃,保温2ｈ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。

3 2合理选择刀具材料( 1)采用硬质合金刀片常用牌号有:ＹＧ8、ＹＧ6Ａ、ＹＧ6Ｘ、ＹＧ8Ｎ、ＹＷ1、ＹＷ2Ａ、ＹＷ3、ＹＣ4 5、767、798、813等。

虽然ＹＧ类硬质合金较为常用,但其不适于高速切削。

因为高速切削钢料时,切削时的高温将使刀具前刀面上形成强烈的月牙洼磨损,并加速后刀面磨损,刀具耐用度降低。

在切削速度较高且切削过程较平稳的情况下可考虑选用ＹＴ类硬质合金。

ＹＧ类硬质合金中添加适量的ＴａＣ或ＮｂＣ(一般为0 5 %～3% ) ,可提高其硬度和耐磨性而不降低其韧性。

随着硬质合金中含钴量的增加,这些优点更为显著。

因此,以ＴａＣ和ＮｂＣ为添加剂的通用型硬质合金也适用于高锰钢的切削加工。

( 2 )采用金属陶瓷刀片采用金属陶瓷刀片进行高锰钢的精车、半精车,可选用较高的切削速度,加工表面质量好,刀具耐用度高。

随着工业技术的不断发展，人们对于钢材也提出了更高的要求。

市场上的钢材在不断的改进顺应人们的需求，而钢板就是钢材的四大品种（板、管、型、丝）之一，常常被用于建筑材料上面。

在发达国家，钢板产量是占据钢材生产总量的百分之五十以上的，现如今我国的钢板产量也是在与日俱增。

Mn13钢板是钢板中常见的一种类型，其特点：
高锰耐磨钢（HIGH MANGANESE STELL SCRAP）是抵抗强冲击、大压力物料磨损等耐磨材料中的最佳选择。

高锰钢最大的特点有两个：一是外来冲击越大，其自身表层耐磨性越高；二是随着表面硬化层的逐渐磨损，新的加工硬化层会连续不断形成。

Mn13扎制钢板对强冲击磨损和大应力磨损有极好的耐磨性能，在使用过程中不会出现破碎，而且具有便于切割、焊接、弯曲等易机械加工性能。

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％～1.30％)用于复杂件，而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％。

高锰钢的铸造性能较好。

钢的熔点低(约为14()()℃)，钢的液、固相线温度间隔较小，(约为50℃)，钢的导热性低，因此钢水流动性好，易于浇注成型。

高锰钢的线膨胀系数为纯铁的1．5倍，为碳素钢的2倍，故铸造时体积收缩和线收缩率均较大，容易出现应力和裂纹。

为提高高锰钢的性能进行过很多合金化、微合金化、碳锰含量调整和沉淀强化处理等方面的研究，并在生产实践中得到应用！如有需要可以联系和菱贸易进行咨询。