• 招遠市鑫峰鑄造有限公司
  • oomph
新聞動態???News
    無分類
聯系我們???Contact
你的位置:首頁 > 新聞動態

鑄造課堂:耐磨高錳鋼生產工藝

2019/4/2 11:58:08??????點擊:

  高錳鋼(high manganese steel)是指含錳量在10%以上的合金鋼。1882年英國人哈德菲爾德(R.A.Hadfield)第一次獲得奧氏體組織的高錳鋼,1883年取得了專利,故標準型的Mn13高錳鋼又稱Hadfield鋼。高錳鋼依其用途的不同可分為兩大類:1、耐磨鋼。含錳10%~15%,碳一般為0.90%~1.50%,大部分在1.0%以上。其化學成分(%):C:0.90~1.50;Mn:10.0~15.0;Si:0.30~1.0;S:≤0.05;P:≤0.10這類高錳鋼的用量最多,無磁性。特別適用于沖擊磨料磨損和高應力碾碎磨料磨損工況,常用于制造球磨機襯板,錘式破碎機錘頭,顎式破碎機顎板,圓錐破碎機軋臼壁、破碎壁,挖掘機斗齒、斗壁,鐵道道岔,拖拉機和坦克的履帶板等抗沖擊、抗磨損的鑄件。高錳鋼還用于:防彈鋼板,保險箱鋼板等。

  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,需進行固溶處理。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。熱處理后組織轉變為單一的奧氏體或奧氏體加少量碳化物,鋼的強度、塑性和韌性均大幅度提高,所以此熱處理方法也常稱為水韌處理。高錳鋼是典型的抗磨鋼,鑄態組織為奧氏體加碳化物。高錳鋼經過固溶處理后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,也可使用。我國高錳鋼鑄件的國家標準(GB/T5680-1998)牌號、化學成份及其適用范圍是:ZGMn13-1:C 1.00-1.45,Mn 11.0-14.00,Si 0.30-1.00,S≤0.04,P≤0.09,用于低沖擊件;ZGMn13-2:C 0.09-1.35,Mn 11.0-14.00,Si 0.30-1.00,S≤0.04,P≤0.07,用于普通件;ZGMn13-3:C 0.95-1.35,Mn 11.0-14.00,Si 0.30-0.80,S≤0.035,P≤0.07,用于復雜件;ZGMn13-4:C 0.09-1.30,Mn 11.0-14.00,Si 0.30-0.80,Cr 1.50-2.50,S≤0.04 P≤0.07,用于高沖擊件;ZGMn13-5:C 0.75-1.30 Mn 11.0-14.00,Si 0.30-1.00,Mo 0.90-1.20,S ≤0.04,P≤0.07,用于結構復雜韌性高的沖擊鑄件。

  高錳鋼增加Mn的含量有較好的效果。提高了奧氏體的穩定性,阻止碳化物的析出,進而可提高鋼的強度和塑性,提高鋼的加工硬化能力和耐磨性。比如用于北方的ZGMn18鐵道道岔壽命較ZGMn13提高20%-25%。目前市面上的很多耐磨高錳鋼廠家為降低成本,只用廢錳鋼簡單回爐,產品含錳量不達標,Cr 、Mo含量更是無從談起,含硫磷量卻過高,而國藩工礦和湘冶機械的“701”牌高錳鋼制品均按Mn13Cr2、Mn13Mo、Mn13Cr2Mo的標準鑄造,含Mn量高于13%,超高錳鋼制品均按Mn18Cr2、Mn18Cr2Mo、Mn18Cr2MoV的標準鑄造,含Mn量高于18%,均有效去除了硫磷雜質,添加可以增加耐磨和耐沖擊的Cr、Mo、V,甚至含有微量In元素,故產品耐磨性和耐沖擊性均達到甚至遠遠高于Mn13-4,Mn13-5的國家標準(超高錳鋼無國家標準超,但錳含量應大于18%),鑄造成本雖然大大增加,但在破碎高硬度石料時有極大的優勢。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??梢钥吹礁呙芏任诲e、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。奧氏體組織的高錳鋼最重要的特點是在強烈的沖擊、擠壓條件下,表層迅速發生塑性變形。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(可以達到HB(布氏硬度)300-400,經防磨技術處理后,材料表面可達到HB500-550,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)。高錳鋼在強沖擊磨料磨損條件下,有優異的抗磨性能使其在心部仍保持奧氏體良好的韌性和塑性的同時硬化層具有良好的耐磨性能,故常用于制作耐磨件。這是其它材料所不及的。在低沖擊工況條件下,因加工硬化效果不明顯,高錳鋼不能發揮材料的特性。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出其優越性,其他情況下則很差。由于加工硬化現象,高錳鋼極少量用鍛壓方法加工,應盡量避免對鑄件進行加工。鑄件上的孔、槽盡可能鑄出。但對高錳鋼的加工也并非完全不可能。刀具修整一次進刀加工完的可以進行,不可避免的加工應在鑄件工藝設計時放大加工量,以使加工的進刀量避開加工硬化層。高錳鋼的鑄造性能較好。鋼的熔點低(約為1400℃),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。為提高高錳鋼的性能進行過很多合金化、微合金化、碳錳含量調整和沉淀強化處理等方面的研究,并在生產實踐中得到應用。介穩奧氏體錳鋼的出現則可較鑄鋼大幅度降低鋼中碳、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,這是高錳鋼的新發展。高錳鋼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,部分斷裂、變形。磨損分為三種:金屬構件表面間相互接觸并運動的摩擦磨損;其它金屬或非金屬物料打擊金屬表面的磨料磨損和流動氣體或液體與金屬接觸導致的沖蝕磨損。耐磨鋼的耐磨性能取決于材料本身,而抗磨鋼則在不同的工況條件下表現出不同的耐磨性,材料本身和工況條件兩者才能決定其耐磨性能。鑄造耐磨鋼和抗磨鋼以奧氏體錳鋼為主,在一定的條件下經適當熱處理的低合金鋼也有很好的效果,石墨鋼則用于潤滑摩擦的工況條件。2、無磁鋼。這類鋼含錳大于17%,碳含量一般均在1.0%以下,常在電機工業中用于制作護環等。這類鋼的密度為7.87-7.98g/cm3。由于碳、錳含量均高,鋼的導熱能力差。導熱系數為12.979W/(m·℃),約為碳素鋼的1/3。由于鋼是奧氏體組織,無磁性,其磁導率μ為1.003-1.03(H/m)。

  二、影響高錳鋼力學性能的因素。

  1、碳化物對性能的影響。降低高錳鋼的沖擊韌性及抗拉強度?! ?、非金屬夾雜物對高錳鋼性能的影響。在鋼液凝固時,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?! ?、化學成分的選擇及對高錳鋼性能的影響。(1)含碳量和含錳量。鋼中含碳量過低時,不足以產生有效的加工硬化效果;而當碳含量過高時,又會在鑄態中出現大量的碳化物,特別是出現粗大的碳化物,因此為了避免析出碳化物,必須控制含碳量不得過高。為了保證高錳鋼的性能,必須有足夠的含錳量。含錳量過低時不能形成單一的奧氏體組織;而過高的含錳量也是不必要的,生產中一般規定,WMn控制在11.0%-14.0%,WC控制在0.9%-1.3%。應該指出的是,含錳量與含碳量之間應有適當的搭配,即應有適宜的錳碳比,一般控制在Mn/C=10。(2)含硅量。高錳鋼中Wsi的規格含量為0.3%-0.8%,硅會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,因此硅量應控制在規格下限。 (3)含磷量。高錳鋼的規格含量為Wp≤0.7%,熔煉高錳鋼時,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。因為磷會降低鋼的沖擊韌度并使鑄件容易開裂,所以應盡量降低鋼的含磷量。(4)含硫量。高錳鋼的規格要求Ws≤0.05%,高錳鋼因為含錳量高,使鋼中大部分的硫與錳在熔煉過程中相互化合而形成硫化錳(MnS)而進入爐渣中,因而鋼中的硫含量經常是較低的(一般不超過0.03%),因此,在高錳鋼中硫的有害作用比磷高。

  三、高錳鋼的鑄造工藝。

  在高能量沖擊的工作條件下,高錳鋼與超高錳鋼鑄件的應用范圍是廣闊的。許多鑄造廠,對生產此類鋼種鑄件缺乏必要的認識?,F對具體操作做簡要的說明,供生產者參考。高錳鋼鑄件多采用砂型造型工藝方案,砂型鑄造由于技術成熟,生產效率高而廣為推廣。也有采用特種鑄造的,特種鑄造是指在鑄型材料、制型方法、金屬液充型形式和金屬在型中凝固條件等方面與砂型鑄造有顯著差別的鑄造方法。特種鑄造包括:熔模鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造、低壓鑄造、反壓鑄造、擠壓鑄造、離心鑄造、消失模鑄造、石膏型鑄造、陶瓷精密型鑄造、連續鑄造、真空吸鑄、細晶鑄造、電磁鑄造等?! ? 、化學成分。高錳鋼按照國家標準分為5個牌號,主要區別是碳的含量,其范圍是0.75%-1.45%。受沖擊力越大,碳含量越低。錳含量在11.0%-14.0%之間,一般不應低于13%。超高錳鋼尚無國標,但錳含量應大于18%。硅含量的高低,對沖擊韌度影響較大,故應取下限,以不大于0.5%為宜。低磷低硫是最基本的要求,由于高的錳含量自然起到脫硫作用,故降磷是最要緊的,設法使磷低于0.07%。鉻是提高抗磨性的,一般在2.0%左右。鉬是提高硬度的,一般在1.0%左右?! ?、爐料。入爐材料是由化學成分決定的。主要爐料是優質碳素鋼(或鋼錠)、高碳錳鐵、中碳錳鐵、高碳鉻鐵及高錳鋼回爐料。有人誤認為只要化學成分合適,就可以多用回爐料,某些廠之所以產品質量不佳,皆出于此。不僅高錳鋼、超高錳鋼,凡是金屬鑄件,絕不可以過多的使用回爐料,回爐料不應超過25%?! ? 、熔煉。注意加料順序,無論用中頻爐,還是電弧爐熔煉,總是先熔煉碳素鋼,而各類錳鐵和其他貴重合金材料,要分多次,每次少量入爐,貴重元素在最后加入,以減少燒損。料塊應盡量小些,以50-80mm為宜。熔清后,爐溫達到1580-1600℃時,要脫氧、脫氫、脫氮,可用鋁絲,也可用Si-Ca合金或SiC等材料。將脫氧劑一定壓到爐內深處。金屬液面此時用覆蓋劑蓋嚴,隔斷外界空氣。還要鎮靜一段時間,使氧化物、夾雜物有充足時間上浮。然而,不少企業,只將鋁絲甚至鋁屑,撒再金屬液面上,又不加覆蓋,白白浪費。在此期間,及時用中碳錳鐵來調整錳與碳的含量。 鋼液出爐前,將澆包烘烤到400℃以上是十分必要的。在出爐期間用V-Fe、Ti-Fe、稀土等多種微量元素做變質處理,是使一次結晶細化的必要手段,它對產品性能影響是至關重要的?! ?、爐料與造型材料。要分清鋼種與爐襯的屬性。錳鋼屬堿性,爐襯當然選用鎂質材料。搗打爐襯要輪番周而復始換位操作。添加爐襯材料不可過厚,每次80厘米左右為宜,搗畢要低溫長時間烘烤。操作時應將爐料置于爐口旁預熱,然后用夾子慢慢地將爐料順爐料置于爐口旁預熱,然后用夾子慢慢地將爐料順爐壁放入。造型材料和涂料也應與金屬液屬性相一致,或者用中性材料(如鉻鐵礦砂、棕剛玉等)。若想獲得一次結晶細化的集體,采用蓄熱量大的鉻鐵礦砂是正確的,尤其是消失模生產廠,用它將克服散熱慢的缺點?! ?、鑄造工藝設計。高錳鋼的特點是凝固收縮大,散熱性差,據此,在工藝設計中鑄造收縮率取2.5%-2.7%,鑄件越長大、越應取上限。型砂與砂芯的退讓性一定要好。澆注系統采取開放式。多個分散的內澆道從鑄件的薄壁處引入,且成扁而寬的喇叭狀,靠近鑄件處的截面積大于與橫澆道相聯的截面積,使金屬液快速平穩地注入鑄型,防止整個鑄型內的溫差過大。冒口直徑要大于熱節直徑,緊靠熱節,高度是直徑的2.5-3.0倍,必須采用熱冒口甚至澆冒口合一,讓充足的高溫金屬液來不足鑄件在凝固收縮時之空位。將直澆道、冒口位于高處(砂箱有5-8。的斜度)也是正確的。澆注時盡可能低溫快澆。一旦凝固,要及時松砂箱。要善于利用冷鐵,包括內冷鐵于外冷鐵,它既細化一次結晶,消除縮孔、縮松,又提高工藝出品率,內冷鐵要干凈、易熔,用量以少為宜。外冷鐵的三維尺寸與冷卻物的三維尺寸為0.6-0.7倍的函數關系。過小不起作用,過大造成鑄件開裂。鑄件在型內要長時間保溫,直到低于200℃再開箱?! ? 、熱處理。熱處理開裂,是低溫階段升溫過快所致。故正確的操作是350℃以下,升溫速度<80℃/h,750℃以下,<100℃/h,且有不同時期的保溫。至>750℃時,鑄件內呈塑性狀態,可以快速升溫了。至1050℃時根據鑄件的厚度確定保溫時間,然后再升到1100℃以上。給出爐降溫留有余地然后盡快入水。高溫時升溫太慢,保溫時間太短,出爐后到入水時間間隔過長(不應>0.5min),都影響鑄件質量。入水溫度應<30℃,淬火后,水溫<50℃,水量應不小于鑄件重量的8倍。冷水從池下部進入,溫水從池頂面流出。鑄件在水池中要三個方向不停地一動?! ?、切割與焊接。高錳鋼重新加熱時,在250-800 °C間存在碳化物析出的脆性溫度區間,且鑄態高錳鋼又存在網狀碳化物以及鑄造應力,因此,焊接性能很差。高錳鋼鑄件,應在水韌處理后割冒口或缺陷焊補,焊后應快速冷卻。因為錳鋼熱傳導性能差,所以在切割澆冒口時應十分注意。最好將鑄件置于水中,被切割部分露在水外,切割時留一定量的茬,熱處理后磨掉。為消除或盡可能減小熱影響區,應用小電流,弱電弧,不連續施焊,小焊道多焊層、或邊焊邊澆水冷卻,始終保持低溫度少熱量的操作方法。一邊焊接一邊擊打,消除應力。重要鑄件必須探傷。 焊條采用高錳鋼焊條或奧氏體不銹鋼焊條(選用奧氏體基的D256或D266型錳鎳焊條),規格細長,φ3.2mm×350mm,外層藥皮為堿性。若存在加工硬化層,應在焊前去除?! ?、生產的注意事項。生產者要考慮的,不僅僅是降低生產成本,但更重要的是不出廢品,最大限度地出優質品,進而最到限度地擴大占領市場份額。這看起來是慢而費,實際上是快而省。

孕妇喷液抽搐高潮视频