錳鋼是一種高強(qiáng)度的鋼材,主要用于需要承受沖擊、擠壓、物料磨損等惡劣工況條件,破壞形式以磨損消耗為主,部分?jǐn)嗔?、變形?br />性能作用
高錳鋼最重要的特點(diǎn)是在強(qiáng)烈的沖擊、擠壓條件下,表層迅速發(fā)生加工硬化現(xiàn)象,使其在心部仍保持奧氏體良好的韌性和塑性的同時(shí)硬化層具有良好的耐磨性能。這是其它材料所不及的。但高錳鋼的耐磨性只是在具備足以形成加工硬化的條件下才表現(xiàn)出其優(yōu)越性,其他情況下則很差。
而典型的Mn17耐磨高錳鋼是在Mn13鋼的基礎(chǔ)上增加錳量,提高了奧氏體的穩(wěn)定性,阻止碳化物的析出,進(jìn)而可提高鋼的強(qiáng)度和塑性,提高鋼的加工硬化能力和耐磨性。比如用于北方的ZGMn18鐵道叉壽命較ZGMn13提高20%~25%。
力學(xué)性能:
1.碳化物對(duì)高錳鋼性能的影響
降低沖擊韌性及抗拉強(qiáng)度
2.非金屬夾雜物對(duì)高錳鋼性能的影響
在鋼液凝固時(shí),大量的氧化錳以非金屬夾雜物的形式析出在鋼的周界上,降低鋼的沖擊韌度,并使鑄件的熱裂紋傾向增大。
3.化學(xué)成分的選擇及對(duì)高錳鋼性能的影響
(1)含碳量和含錳量 鋼中含碳量過(guò)低時(shí),不足以產(chǎn)生有效的加工硬化效果;而當(dāng)碳含量過(guò)高時(shí),又會(huì)在鑄態(tài)中出現(xiàn)大量的碳化物,特別是出現(xiàn)粗大的碳化物,因此為了避免析出碳化物,必須控制含碳量不得過(guò)高。
為了保證高錳鋼的性能,必須有足夠的含錳量。含錳量過(guò)低時(shí)不能形成單一的奧氏體組織;而過(guò)高的含錳量也是不必要的,生產(chǎn)中一般規(guī)定,WMn控制在11.0%~14.0%,WC控制在0.9%~1.3%。應(yīng)該指出的是,含錳量與含碳量之間應(yīng)有適當(dāng)?shù)拇钆?,即?yīng)有適宜的錳碳比,一般控制在Mn/C=10。
(2)含硅量 高錳鋼中Wsi的規(guī)格含量為0.3%~0.8%,硅會(huì)降低碳在奧氏體中的溶解度,促使碳化物析出,使鋼的耐磨性和沖擊韌度降低,因此硅量應(yīng)控制在規(guī)格下限。
(3)含磷量 高錳鋼的規(guī)格含量為Wp≤0.7%,熔煉高錳鋼時(shí),由于錳鐵的含磷量較高,因此一般情況下鋼中的含磷量也比較高。因?yàn)榱讜?huì)降低鋼的沖擊韌度并使鑄件容易開(kāi)裂,所以應(yīng)盡量降低鋼的含磷量。
(4)含硫量 高錳鋼的規(guī)格要求Ws≤0.05%,高錳鋼因?yàn)楹i量高,使鋼中大部分的硫與錳在熔煉過(guò)程中相互化合而形成硫化錳(MnS)而進(jìn)入爐渣中,因而鋼中的硫含量經(jīng)常是較低的(一般不超過(guò)0.03%),因此,在高錳鋼中硫的有害作用比磷高。
4.晶粒度對(duì)高錳鋼力學(xué)性能的影響