Mn13 高錳鋼

高錳鋼在強沖擊磨料磨損條件下，有優(yōu)異的抗磨性能，故常用于礦山、建材、火電等機械設(shè)備中，制作耐磨件。在低沖擊工況條件下，因加工硬化效果不明顯，高錳鋼不能發(fā)揮材料的特性。 中國常用的高錳鋼的牌號及其適用范圍是：ZGMn13—1(C 1.10%～1.50%)用于低沖擊件，ZGMn13—2(C1.00%～1.40%)用于普通件，ZGMn13—3(C0.90%～1.30%)用于復雜件，ZGMn13-4(C0.90%~1.20%)用于高沖擊件。以上4種牌號鋼的錳含量均為11.0%～14.0%。 在沖擊載荷作用的冷變形過程中，由于位錯密度大量增加，位錯的交割、位錯的塞積及位錯和溶質(zhì)原子的交互作用使鋼得到強化。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(xiàn)堆垛層錯，從而為ε馬氏體的形成和形變孿晶的產(chǎn)生創(chuàng)造了條件。常規(guī)成分的高錳鋼的形變硬化層中?？梢钥吹礁呙芏任诲e、位錯塞積和纏結(jié)。ε馬氏體和形變孿晶的出現(xiàn)使鋼難以變形，尤其是后者的作用更大。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(shù)是鑄件，極少量用鍛壓方法加工。高錳鋼的鑄造性能較好。鋼的熔點低(約為14()()℃)，鋼的液、固相線溫度間隔較小，(約為50℃)，鋼的導熱性低，因此鋼水流動性好，易于澆注成型。高錳鋼的線膨脹系數(shù)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(xiàn)應(yīng)力和裂紋。

為提高高錳鋼的性能進行過很多合金化、微合金化、碳錳含量調(diào)整和沉淀強化處理等方面的研究，并在生產(chǎn)實踐中得到應(yīng)用。介穩(wěn)奧氏體錳鋼的出現(xiàn)則可較局gao大幅度降低鋼中碳、錳含量并使鋼的形變強化速度提高，可適用于高和中低沖擊載荷的工況條件，這是高錳鋼的新發(fā)展。

具有高的抗拉強度、塑性和韌性以及無磁性，即使零件磨損到很薄， 仍能承受較大的沖擊載荷而不致破裂，可用于鑄造各種耐沖擊的磨損件， 如球磨機襯板、挖掘機斗齒、破碎機牙板等。一般用于結(jié)構(gòu)簡單， 　要求以耐磨為主的低沖擊鑄件，如襯板、齒板、破碎壁、軋臼壁、輥套和鏟齒。

這類鋼含錳10%～15%，碳含量較高，一般為0.90%～1.50%，大部分在1．0%以上。

其化學成分為(%)：

C0．90～1.50

Mn10.0～15.0

Si0．30～1.0

S≤0.05

P≤0.10

這類高錳鋼的用量最多，常用來制作挖掘機的鏟齒、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(tài)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(shù)量多時，常在晶界上呈網(wǎng)狀出現(xiàn)。因此鑄態(tài)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℃，保溫消除鑄態(tài)組織，得到單相奧氏體組織，然后水淬，使此種組織保持到常溫。熱處理后鋼的強度、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。熱處理后力學性能為：σb615～1275MPa σ 0.2340～470MPa ζ15%～85% ψ15%～45% aKl96～294J/cm2 HBl80～225 高錳鋼經(jīng)過固溶處理后還會有少量的碳化物未溶解，當其數(shù)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?jīng)_擊載荷時，金屬表面發(fā)生塑性變形。形變強化的結(jié)果，在變形層內(nèi)有明顯的加工硬化現(xiàn)象，表層硬度大幅度提高。低沖擊載荷時，可以達到HB300～400，高沖擊載荷時，可以達到HB500～800。隨沖擊載荷的不同，表面硬化層深度可達10～20mm。高硬度的硬化層可以抵抗沖擊磨料磨損。

Mn13高錳鋼是抵抗強沖擊、大壓力物料磨損等耐磨材料中的最佳選擇，具有其它耐磨材料無法比擬的加工硬化特性，在較大沖擊載荷或較大接觸應(yīng)力的作用下，鋼板表層產(chǎn)生加工硬化，表面硬度由HB200迅速提升到HB500以上,從而產(chǎn)生高耐磨的表面層，而鋼板內(nèi)層奧氏體仍保持良好的沖擊韌性。Mn13高錳鋼使用壽命是高鉻鑄鐵、鑄鋼Mn13的數(shù)倍，安裝更換極其方便，可大幅提高單機作業(yè)率。被廣泛應(yīng)用于拋丸清理機械、礦山設(shè)備等制造業(yè)，經(jīng)過用戶6年多的使用檢驗，各項力學性能指標及外觀質(zhì)量均已達到進口同類產(chǎn)品水平。

Mn13高錳鋼性能標準參照國際標準制定，質(zhì)量上乘、性能穩(wěn)定。

Mn13高錳鋼化學成分 單位 %

牌號 C SiMn p s Mn13高錳鋼0.90-1.200.3-0.8 11.00-14.00≤0.035≤0.030 Mn13高錳鋼機械性能

牌號 抗拉強度延伸率 沖擊性能20℃初始硬度值（HB ）硬化后硬度（HB） 冷彎180°Mn13高錳鋼≥900MPA≥40% ak≥90 （J） 190-230≥300 合格

Mn13高錳鋼最大的特點有兩個：一是外來沖擊載荷越大，其自身表層耐磨性越高；二是隨著表面硬化層的逐漸磨損，新的加工硬化層會連續(xù)不斷形成。Mn13高錳鋼的特殊性能，適于制作長時間經(jīng)受高沖擊物料磨損的耐磨構(gòu)件，長期以來廣泛應(yīng)用于冶金、礦山、建材、鐵路、電力、煤炭等機械設(shè)備中。尤其是近年來，隨著現(xiàn)代工業(yè)的高速發(fā)展和科學技術(shù)的突飛猛進，Mn13高錳鋼已成為磁懸浮列車、保險柜、防彈車、鑿巖機器人、新型坦克等先進設(shè)備中首選的耐磨材料。許多新型材料和現(xiàn)代表面工程技術(shù)在性價比上仍無法與高錳鋼相比。

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Mn13高錳鋼鋼板也可采用熱切割，如等離子切割、氧氣燃料火焰切割和激光切割。目前上海堯率最常用的是Mn13高錳鋼加工一般用冷切割，冷切割一般采用水射流切割、剪切等，冷切割不會影響產(chǎn)品性能；

等離子切割分為水下等離子切割和空氣等離子切割兩種。采用水下等離子切割時，等離子氣體可產(chǎn)生幾千度的高溫，Mn13高猛鋼板切口處迅速熔化，并因水的阻隔避免了氧化，而水又對鋼板及時進行冷卻，阻止碳化物析出，使鋼板切割面光滑平整，無熱影響區(qū)，切割質(zhì)量高成本低，是切割高錳耐磨鋼Mn13鋼板的首選。

Mn13高錳鋼板也可采用傳統(tǒng)經(jīng)濟的火焰切割。采用火焰切割時，建議采用軌道切割小車，根據(jù)鋼板厚度，采用不同規(guī)格的槍頭，燃氣和氧氣配比調(diào)整適當(最好是中性火焰)，最好是全部調(diào)整好后再開始下料，防止因中途熄火引弧造成斷面缺口，影響切割質(zhì)量。切割后，應(yīng)使切口快速降溫