硼合金化高錳鋼鄂板應(yīng)用研究

高錳鋼分為兩大類，一類是耐磨鋼，一類是無磁鋼。這里主要涉及耐磨鋼。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(xué)成分為(％)：c0．90～1．50mn10.0～15．0si0．30～1.0s≤0.05 p≤0.10這類高錳鋼的用量最多，常用來制作挖掘機(jī)的鏟齒、圓錐式破碎機(jī)的軋 面壁和破碎壁、顎式破碎機(jī)岔板、球磨機(jī)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(jìn)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(qiáng)度、塑性和韌性均大幅

利用釩、鈦對高錳鋼進(jìn)行微合金化,研究釩、鈦對厚斷面高錳鋼鑄件中mns夾雜物形成與分布的影響。結(jié)果表明:添加0.02%～0.1%鈦和0.04%～0.1%釩能顯著地細(xì)化高錳鋼鑄件中mns夾雜物,并使之彌散分布。同時對高錳鋼鑄件中mns夾雜的形成機(jī)制進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)加入ti,v與n反應(yīng)形成高熔點(diǎn)的(ti,v)n相,凝固過程中,先析出的(ti,v)n相質(zhì)點(diǎn),成為后析出mns的異質(zhì)形核質(zhì)點(diǎn),使mns得到細(xì)化,彌散分布,從而提高了鑄件的力學(xué)性能。

本文介紹了鍛造對高錳鋼性能和組織的影響,以及鍛造高錳鋼心軌轍叉的現(xiàn)狀和展望。

高錳鋼的發(fā)展與應(yīng)用

高錳鋼鑄造工藝 1高錳鋼的化學(xué)成分設(shè)計： 1.1碳： 在常溫強(qiáng)烈沖擊載荷下的服役工件，碳含量控制在1.02以下， 甚至1.0以下。在低溫下服役工件，要控制碳含量1.0以下，固溶處 理后，原始硬度為hb170-210，使用后硬度高達(dá)450-480，硬化層深 度達(dá)18mm，含碳量高的硬度只達(dá)hb350-400，硬化深度只有7-8mm。 強(qiáng)沖擊（或擠壓），選碳含量較低；低應(yīng)力，軟物料磨損情況，選含 碳量偏高。 薄件冷速快，碳化物不易析出，碳含量可選擇高一些；結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 鑄造容易產(chǎn)生裂紋，也易碳含量偏低。 1.2錳： 一般錳含量大于12%，鑄件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，高應(yīng)力下服役，壁厚大， 為獲得高韌性，錳含量高一些。 當(dāng)高錳鋼中錳與碳的含量比小于8時，經(jīng)常規(guī)熱處理，在晶界上 易出現(xiàn)狀碳化物和過量殘余碳化物，鑄件的強(qiáng)度、韌性和塑性降低， 鋼質(zhì)變脆。 1.3硅： 硅應(yīng)控制在0.5%左

錳 錳最重要的用途就是制造合金----錳鋼 錳鋼的脾氣十分古怪而有趣：如果在鋼中加入2.5—3.5％的錳，那么所制得的低 錳鋼簡直脆得象玻璃一樣，一敲就碎。然而，如果加入13％以上的錳，制成高錳鋼， 那么就變得既堅硬又富有韌性。高錳鋼加熱到淡橙色時，變得十分柔軟，很易進(jìn)行各 種加工。另外，它沒有磁性，不會被磁鐵所吸引?，F(xiàn)在，人們大量用錳鋼制造鋼磨、 滾珠軸承、推土機(jī)與掘土機(jī)的鏟斗等經(jīng)常受磨的構(gòu)件，以及鐵錳錳軌、橋梁等。 高錳鋼 高錳鋼(highmanganesesteel)是指含錳量在10％以上的合金鋼。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。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(qiáng)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(dá)到hb300～400， 高沖擊載荷

為了獲得非熱處理高錳鋼襯板,本文分析了襯板與銅合金金屬型之間的傳熱過程,對金屬型的導(dǎo)熱熱流密度進(jìn)行計算,設(shè)計了銅合金金屬型結(jié)構(gòu)和冷卻水槽的分布,使用結(jié)果表明,銅合金金屬型具有使用壽命長、生產(chǎn)成本低的明顯優(yōu)點(diǎn)。

介紹并比較了改性高錳鋼腭板與普通高錳腭板的鑄造工藝和熱處理工藝。在非強(qiáng)烈沖擊工況下對二者耐磨性進(jìn)行了對比試驗,結(jié)果表明前者優(yōu)于后者。

為了獲得非熱處理高錳鋼襯板,分析襯板與銅合金金屬型之間的傳熱過程,計算金屬型的導(dǎo)熱熱流密度,設(shè)計銅合金金屬型結(jié)構(gòu)和冷卻水槽的分布。使用結(jié)果表明,銅合金金屬型具有使用壽命長、生產(chǎn)成本低的明顯優(yōu)點(diǎn)。

大型高錳鋼板錘的研制與應(yīng)用

通過對石料分級振動機(jī)篩板的失效分析,提出采用高錳鋼來代替低合金鋼篩板,并進(jìn)行了實際鑄造工藝試驗,解決了薄壁大面積、多孔篩板的鑄造工藝難題,其使用壽命是原篩板的3倍,取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

高錳鋼分類及簡介

高錳鋼的物理性能 高錳鋼的物理性能 a．密度。在15℃時的密度為7．870～7．9805 9／m3，液態(tài)時密度為7．05009／m3。 b．熱導(dǎo)率、線膨脹系數(shù)及比熱容。高錳鋼的熱 導(dǎo)率低，而線膨脹系數(shù)大，見表3．96，這是高錳鋼 的一大特點(diǎn)。在鑄件設(shè)計和制造工藝上應(yīng)加以考 慮，否則在鑄造和焊接過程中容易出現(xiàn)裂紋。 c．磁導(dǎo)率。水韌處理后的高錳鋼的組織是單相 奧氏體，無磁性，磁導(dǎo)率為l．003～1．03h／m；高 錳鋼熱處理中表層脫碳，磁導(dǎo)率為1．3h／m。 ⑥鑄造性能高錳鋼的流動性較好；凝固收縮 較大，易形成縮孔；高錳鋼因含碳量高、導(dǎo)熱性較 低以及結(jié)晶生長速度較快，易產(chǎn)生粗大的柱狀晶組 織。錳鋼因線膨脹系數(shù)大、導(dǎo)熱性較低、熱應(yīng)力和 收縮應(yīng)力較大，加之鑄態(tài)強(qiáng)度和塑性較低，其熱裂、冷裂及變形傾向較碳鋼大。 由于高錳鋼液易生成mn0，從而易于和型

高錳鋼的耐磨性 耐磨材料概述 用于制造耐磨零件的金屬耐磨材料包括鋼、復(fù)合鋼材和鑄鐵等。高錳鋼是歷史悠久的耐磨材料，在惡劣工況條 件下，不容易產(chǎn)生塑性失穩(wěn)，而具有相當(dāng)好的耐磨性；但它只有在沖擊載荷及單位壓力較大的磨料磨損條件下，產(chǎn) 生加工硬化效應(yīng)，才顯示出較其他材料具有更優(yōu)良的耐磨性。對于沖擊載荷不太大的易磨損零部件，目前較廣泛選 用成本較低的非合金鋼（碳素鋼）或中高碳合金鋼，并采取一定的工藝措施以提高其耐磨性。選用表面硬化鋼或復(fù) 合鋼材制作的零部件，在耐磨、耐沖擊等性能方面都具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，可提高使用壽命，但成本較高。耐磨鑄鐵的 耐磨性好，成本低，包括冷硬鑄鐵、白口鑄鐵和中錳球墨鑄鐵，一般適用于不同工況條件下使用的耐磨零件。 耐磨鋼目前尚沒有系統(tǒng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，但制造耐磨零件所選用的鋼類及鋼種較廣，一部分結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼及合金 鑄鐵均常用于制造各種耐磨零件。近年來還發(fā)展了一些耐磨專用鋼。一般是根

高錳鋼轍叉產(chǎn)品

用mn13鋼制造的民品履帶板,在使用不到一個月時斷裂。用金相顯微鏡和掃描電鏡等手段對斷裂原因進(jìn)行分析,結(jié)果表明:履帶板早期失效的主要原因是因澆注溫度高、結(jié)晶凝固速度慢,導(dǎo)致在晶界析出大量碳化物,而使鋼脆性增大。

板狀件具有壁厚較小且均勻的特點(diǎn)，采用濕型鑄造工藝配以低溫快速澆注，可以成功地生產(chǎn)高錳鋼板狀件。由于有效地抑制了微觀組織的柱狀晶生成，提高了鑄件強(qiáng)度和抗沖擊性能。

高錳鋼鄂板的消失模鑄造

對顎式破碎機(jī)齒板件，人們習(xí)慣了選用ｍｎ１３材料來制造。本文指出：在強(qiáng)烈沖擊的高應(yīng)力鑿削磨損條件下，標(biāo)準(zhǔn)高錳鋼不失為一種優(yōu)良的抗磨材料，但值得注意的是對其進(jìn)行變質(zhì)處理，輔以多元微合金化強(qiáng)化是一條應(yīng)引起重視的，旨在擴(kuò)大和增強(qiáng)該類關(guān)春使用領(lǐng)域應(yīng)用的強(qiáng)有力的工藝途徑。

通過對zgmn13進(jìn)行多元合金化和凝固過程工藝控制,力求直接在鑄態(tài)下獲得理想的全奧氏體組織。采用消失模負(fù)壓實型鑄造工藝制備鑄態(tài)高錳鋼試樣,借助光學(xué)顯微鏡、x射線衍射儀(xrd)、能譜分析儀和硬度測試儀等檢測設(shè)備,分析了合金化前后鑄態(tài)高錳鋼凝固組織特征。結(jié)果表明,當(dāng)合金元素添加量為0.33cr-0.38mo-0.06v-0.05ti-0.66ni時,凝固組織中只有部分碳化物析出;當(dāng)合金元素添加量達(dá)到0.72cr-0.70mo-0.14v-0.13ti-1.23ni時,高錳鋼在鑄態(tài)下獲得了全奧氏體組織;隨合金元素加入量的進(jìn)一步增加,鑄態(tài)凝固組織均為全奧氏體組織。奧氏體晶粒度隨合金元素加入量的增加而減小,硬度隨合金加入量的增加而增加。

大同機(jī)車廠生產(chǎn)的ss_7型電力機(jī)車,其磨耗板材料選用的是高錳鋼zgmn13。由于磨耗板裝在車體下面,與轉(zhuǎn)向架上的滾子裝置相接觸,磨耗板既承受1/3車體垂向載荷的壓應(yīng)力,又承受機(jī)車通過曲線時的橫向力,因此,要求在采用高錳鋼材料制造磨耗板時不能有缺陷存在。該廠磨

采用ｃｏ２焊工藝方法，結(jié)合生產(chǎn)實際，采用大電流，高焊速對軋制高錳鋼板進(jìn)行了焊接，分析了焊接接頭的及組織及性能，指出用ｃｏ２氣體保護(hù)焊焊接軋制高錳鋼的可行性。