高錳鋼為什麼耐磨且有很好的韌性

1樓:匿名使用者

這類鋼含錳10%~15%,碳含量較高,一般為0.90%~1.50%,大部分在1.

62616964757a686964616fe58685e5aeb9313333613235360%以上。其化學成分為(%):

c0.90~1.50mn10.0~15.0

si0.30~1.0 s≤0.05 p≤0.10這類高錳鋼的用量最多,常用來製作挖掘機的鏟齒、圓錐式破碎機的軋面壁和破碎壁、顎式破碎機岔板、球磨機襯板、鐵路轍岔、板錘、錘頭等。

上述成分的高錳鋼的鑄態組織通常是由奧氏體、碳化物和珠光體所組成,有時還含有少量的磷共晶。碳化物數量多時,常在晶界上呈網狀出現。因此鑄態組織的高錳鋼很脆,無法使用,需要進行固溶處理。

通常使用的熱處理方法是固溶處理,即將鋼加熱到1050~1100°C,保溫消除鑄態組織,得到單相奧氏體組織,然後水淬,使此種組織保持到常溫。熱處理後鋼的強度、塑性和韌性均大幅度提高,所以此種熱處理方法也常稱為水韌處理。熱處理後力學效能為:

σb615~1275mpa σs340~470mpa ζ15%~85% ψ15%~45% akl96~294j/cm2 hbl80~225

高錳鋼經過固溶處理後還會有少量的碳化物未溶解,當其數量較少符合檢驗標準時,仍可使用。

奧氏體組織的高錳鋼受到衝擊載荷時,金屬表面發生塑性變形。形變強化的結果,在變形層內有明顯的加工硬化現象,表層硬度大幅度提高。低衝擊載荷時,可以達到hb300~400,高衝擊載荷時,可以達到hb500~800。

隨衝擊載荷的不同,表面硬化層深度可達10~20mm。高硬度的硬化層可以抵抗衝擊磨料磨損。高錳鋼在強衝擊磨料磨損條件下,有優異的抗磨效能,故常用於礦山、建材、火電等機械裝置中,製作耐磨件。

在低衝擊工況條件下,因加工硬化效果不明顯,高錳鋼不能發揮材料的特性。

中國常用的高錳鋼的牌號及其適用範圍是:zgmn13—1(c 1.10%~1.

50%)用於低衝擊件,zgmn13—2(c1.00%~1.40%)用於普通件,zgmn13—3(c0.

90%~1.30%)用於複雜件,zgmn13-4(c0.90%~1.

20%)用於高衝擊件。以上4種牌號鋼的錳含量均為11.0%~14.

0%。在衝擊載荷作用的冷變形過程中,由於位錯密度大量增加,位錯的交割、位錯的塞積及位錯和溶質原子的互動作用使鋼得到強化。這是加工硬化的重要原因。另一個重要原因則是高錳奧氏體的層錯能低,形變時容易出現堆垛層錯,從而為ε馬氏體的形成和形變孿晶的產生創造了條件。

常規成分的高錳鋼的形變硬化層中常可以看到高密度位錯、位錯塞積和纏結。ε馬氏體和形變孿晶的出現使鋼難以變形,尤其是後者的作用更大。上述各種因素都使高錳鋼的硬化層得到很高程度的強化,硬度大幅度提高。

高錳鋼極易加工硬化,因而很難加工,絕大多數是鑄件,極少量用鍛壓方法加工。高錳鋼的鑄造效能較好。鋼的熔點低(約為1400°C),鋼的液、固相線溫度間隔較小,(約為50°C),鋼的導熱性低,因此鋼水流動性好,易於澆注成型。

高錳鋼的線膨脹係數為純鐵的1.5倍,為碳素鋼的2倍,故鑄造時體積收縮和線收縮率均較大,容易出現應力和裂紋。

為提高高錳鋼的效能進行過很多合金化、微合金化、碳錳含量調整和沉澱強化處理等方面的研究,並在生產實踐中得到應用。介穩奧氏體錳鋼的出現則可較局gao大幅度降低鋼中碳、錳含量並使鋼的形變強化速度提高,可適用於高和中低衝擊載荷的工況條件,這是高錳鋼的新發展。