文档库 最新最全的文档下载
当前位置:文档库 › 高锰钢加工

高锰钢加工

高锰钢加工
高锰钢加工

高锰钢的切削加工

2009-5-27 13:53:19 来源:cn1yw

1.高锰钢有哪几种?其性能如何?

中国国际模具网

锰含量约为11%~18%的钢称高锰钢。常用的铸造高锰钢zmn13的化学成分为:mn含量11%~14%,c含量1.0%~1.4%,si含量0.3%~1.0%,p含量<0.03%,s含量<0.05%。

高锰钢是一种耐磨钢,经过水韧处理的高锰钢可以得到较高的塑性和冲击韧性。所谓水韧处理,就是把钢加热到1000℃~1100℃,保温一段时间,使钢中的碳化物全部溶入奥氏体中,然后迅速冷却,使碳化物来不及从奥氏体中析出,从而保持了单一的均匀的奥氏体组织。经过水韧处理的高锰钢称为高锰奥氏体钢。其力学性能为:σb=980 mpa,σs=392 mpa,hb210,δ=80%,αk=2.94 mj/m2。

高锰钢具有很高的耐磨性,虽然它的硬度只有hb210,但它的屈服点σs较低,只有σb的40%,因此具有较高的塑性和韧性。高锰钢在受到外来压力和冲击载荷时,会产生很大的塑性变形或严重的加工硬化现象,钢被剧烈强化,硬度显著提高,可达hb450~550,因此有了较高的耐磨性。

高锰钢可分为高碳高锰耐磨钢、中碳高锰无磁钢、低碳高锰不锈钢和高锰耐热钢。几种高锰钢的牌号和性能见表5-1。

2.高锰钢有哪些切削加工特点?

中国国际模具网

高锰钢锰含量高达11%~18%,具有较高的塑性和韧性,在切削加工中有以下特点:

(1)加工硬化严重:高锰钢在切削过程中,由于塑性变形大,奥氏体组织转变为细晶粒的马氏体组织,从而产生严重的硬化现象。加工前硬度一般为hb200~220,加工后表面硬度可达hb450~550,硬化层深度0.1~0.3 mm,其硬化程度和深度要比45号钢高几倍。严重的加工硬化使切削力增大,加剧了刀具磨损,也容易造成刀具崩刃而损坏。

(2)切削温度高:由于切削功率大,产生的热量多,而高锰钢的导热系数比不锈钢还低,只有中碳钢的1/4,所以切削区温度很高。当切削速度vc<50 m/min时,高锰钢的切削温度比45号钢高200℃~250 ℃,因此,刀具磨损严重,耐用度降低。

(3)断屑困难:高锰钢的韧性是45号钢的8倍,切削时切屑不易拳曲和折断。

(4)尺寸精度不易控制:高锰钢的线膨胀系数与黄铜差不多,在高的切削温度下,局部产生热变形,尺寸精度不易控制。切削高锰钢时,应先进行粗加工,工件冷却后再进行精加工,以保证工件的尺寸精度。

3.怎样通过热处理改善高锰钢的切削性能?

金属材料的切削性能主要取决于材料的力学、物理性能,如:强度、硬度、塑性、韧性、耐磨性及线膨胀系数等。通过热处理可以改变金属材料的力学、物理性能,从而改善其切削性能。改善高锰钢的切削性能可以通过高温回火来实现。将高锰钢加热至600℃~650℃,保温两小时后冷却,使高锰钢的奥氏体组织转变为索氏体组织,其加工硬化程度显著降低,加工性能明显改善。加工完成的零件在使用前应进行淬火处理,使其内部组织重新转变为单一的奥氏体组织。

中国国际模具网

4.切削高锰钢时怎样选择刀具材料?

高锰钢属难加工材料,对刀具材料要求较高。

一般来说,要求刀具材料红硬性高、耐磨性好,有较高的强度、韧性和导热系数。切削高锰钢可选用硬质合金、金属陶瓷做刀具材科,也可以用cn25涂层刀片或cbn(立方氮化硼)刀具。目前应用最普遍的还是硬质合金,其中yg类硬质合金具有较高的抗弯强度和冲击韧性(与yt类硬质合金比较),可减少切削时的崩刃。同时,yg类硬质合金的导热性较好,有利于切削热从刀尖散走,降低刀尖温度,避免刀尖过热软化。yg类硬质合金的磨加工性较好,可以磨出锐利的刃口。一般情况下,刀具的耐用度取决于刀具材料的红硬性、耐磨性和冲击韧性。yg类硬质合金中含钴量较多时,抗弯强度和冲击韧性好,特别是提高了疲劳强度,因此适于在受冲击和震动的条件下作粗加工用;含钴量较少时,其硬度、耐磨性和耐热性较高,适合作连续切削的精加工。

yt类硬质合金具有较高的硬度和较高的耐热性,但与yg类硬质合金相比,其强度低、脆性大,导热性差。因此,切削高锰钢时通常选用韧性好的yg类硬质合金作刀具材料。应当注意的是,yg类硬质合金不适于高速切削,因为在高速切削钢料时,切削时的高温将使刀具前刀面上形成强烈的月牙洼磨损,并加速后刀面磨损,刀具耐用度降低。在切削速度较高且切削过程较平稳的情况下可考虑选用yt类硬质合金作刀具材料。

yg类硬质合金中添加适量的(一般为0.5%~3%左右)tac(碳化钽)或nbc(碳化铌),可提高其硬度和耐磨性而不降低其韧性。随着硬质合金中含钴量的增加,这些优点更为显著。因此,以tac和nbc为添加剂的通用型硬质合金也适于高锰钢的切削加工。

切削高锰钢常用的硬质合金牌号有:yg8、yg6a、yg6x、yg8n、yw1、yw2a、yw3、yc45、767、798、813等。

采用金属陶瓷刀片进行高锰钢的精车、半精车,可选用较高的切削速度,加工表面质量好,刀具耐用度高。例如利用al2o3基陶瓷刀具切削50mn18cr4高锰钢比用硬质合金刀具效率提高1~4倍。

切削加工高锰钢还可选用cn25涂层刀片和cbn(立方氮化硼)刀具。在使用cbn刀具时应注意被切削材料含锰量不能高于14%,否则,cbn可能与mn元素产生化学反应使刀具磨损严重,切削性能下降。

5.切削加工高锰钢时怎样选择刀具几何参数?

高锰钢具有较高的塑性和韧性,加工硬化严重,切削温度高,断屑困难,容易造成崩刃,因此合理选择刀具的几何参数尤为重要。

(1)前角与后角:切削高锰钢时,为了减轻加工硬化,要求刀具保持锋利。但一般不可以采用大前角,因为前角大不利于保证刃口强度和改善散热条件。常采用较小前角或负前角及较大后角,但后角太大也会削弱刃口强度引起崩刃。采用硬质合金刀具时,γ0=-3°~3°,α0=8°~12°;采用陶瓷刀具时,γ0=-5°~-10°,α0=5°~10°。粗车时取小值,精车时取大值。中国国际模具网

(2)主偏角与副偏角:切削高锰钢时,主偏角应小些,这样可以增加刀具散热面积和刀尖强度,副偏角也不宜过大。选用硬质合金刀具时,一般取κr=25°~45°,κ′r=10°~20°。

工艺系统刚性好时取小值,反之可适当加大主偏角和副偏角。选用陶瓷刀具时,主偏角还可大些,一般取κr=45°~60°,精车时可取κr=60°~90°。

(3)刃倾角:为了保持刀尖部分的强度,切削高锰钢时一般应选择负刃倾角。选用硬质合金刀具时,λs =-5°~0°;选用陶瓷刀具时,λs =-10°~-5°。

(4)刀尖圆弧半径:切削高锰钢时,不论采用何种刀具材料,刀尖部分都应修磨出较大的圆弧半径,以加强刀尖强度,提高刀具耐用度。一般粗车时rε=1~2 mm;半精车时rε=0.5~1 mm;精车时rε=0.2~0.5mm。工艺系统刚性好时取大值,反之取小值。

(5)刃口倒棱:为了保证刃口有足够的强度,减少崩刃现象,一般应将刃口修磨出负倒棱。硬质合金刀具倒棱宽度bγ1=0.2~0.8 mm,倒棱前角γ01=-10°~-5°;如采用陶瓷刀具,bγ1=0.2 mm,γ01=-20°。

6.切削高锰钢时怎样选择切削用量?

高锰钢的切削加工性很差,为了维持一定的刀具耐用度,切削速度应低些。采用硬合金刀具时,vc=20~40 m/min,其中,较低的速度用于粗车,较高的速度用于半精车和精车。采用陶瓷刀具时,可以选用较高的切削速度,一般vc=50~80 m/min(如用si3n4陶瓷刀具,vc≤60 m/min)。

高锰钢在切削过程中,由于塑性变形和切削力的影响,切削层及表层下一定深度范围内会产生严重的硬化现象。为了使刀尖避开毛坯表层和前一次走刀造成的硬化层,应选择较大的切削深度和进给量。一般粗车时αp =3~6 mm,f=0.3~0.8 mm/r;大件粗车时可取αp =6~10 mm;半精车时αp =1~3 mm;f=0.2~0.4 mm/r;精车时口。≤1 mm;f≤0.2mm/r。

7.钻高锰钢硬质合金群钻有哪些特点?

在工程机械、矿山机械和越野车辆的制造中,常采用zgmn13类高锰钢。zgmn13高锰钢锰含量达11%~14%,这类钢经过水韧处理后在受到剧烈冲击压力时,会产生很强的硬化现象,硬度可达hb450~550,硬化层深度达0.3 mm左右。高锰钢在受到冲击压力发生变形的过程中,会消耗那些对钢材表面继续作用的冲击力,阻止作用力传到更深的内层去。加之高锰钢的导热系数很低,只有碳钢的1/3~1/4,给切削带来很大困难。特别是钻削时,刀具磨损严重,耐用度较低。因此,常采用硬质合金群钻进行高锰钢的钻削。

钻高锰钢硬质合金群钻的本体为40cr制造,切削部分为yg8或yw硬质合金。切削部分形状与铸铁群钻近似,只是将钻尖高h加大到0.08 d,圆弧刃的圆弧半径加大到0.4 d,以加大b点刃尖的刀尖角,提

高刀尖强度,改善散热条件,同时也起到分屑作用。同样,在外缘处磨出双重锋角,并磨出负前角,把外缘处后角加大到20°,如图1所示。钻头磨好后,要用油石仔细鐾研刃口,不得有锯齿。

中国国际模具网

8.使用硬质合金群钻钻削高锰钢时应注意什么?

高锰钢具有较高的塑性和韧性,切削温度高,用硬质合金群钻钻高锰钢时,应注意以下问题:

(1)合理选择切削用量:切削速度太低或进给量太大,都会使切削力增加,容易造成切削刃崩碎。

一般取vc=30~40m/min,f=0.07~0.1 mm/r。

(2)要充分使用冷却液:高锰钢的线膨胀系数大,钻孔时应充分使用冷却液,有条件的可将工件浸在冷却液中钻孔,以防止因孔的收缩将钻头咬死损坏。

(3)严格控制钻头磨钝标准:钻削过程中如听到刺耳的尖叫声或发现钻头外缘转角处后角和棱边磨损约1 mm时,应及时将钻头进行重磨,否则继续使用会加快钻头磨损以致损坏。

(4)严禁中途停车:用硬质合金群钻钻削高锰钢时,应采用自动进给,尽量不用手动进给,否则会加重硬化现象,使钻削更加困难。操作中要严禁中途停车,防止因切削力过大造成“闷车”,使钻头崩碎。

除以上几点外,在使用硬质合金群钻钻削高锰钢时,还要求机床刚性好、振动小。硬质合金的硬度、耐热性比高速钢高,但韧性比高速钢低很多,强烈的振动和切削时的高温,会加快钻头磨损,造成崩刃或开焊,使钻削无法进行。

9.高锰钢车削实例有哪些?

工件材料为40mn18cr3,刀具材料为yw2,刀具几何参数见图2。切削用量为vc=45 m/min,αp=4 mm,f=0.2 mm/r。

【打印此页】【收藏此页】【关闭此页】本信息真实性未经本站证实,仅供参考。资料来源于互联网,

如果损害到您的利益请联系我们处理。·聪明工作;“用你的脑子”·如何突破创业的营销困境·FARO 便携式三坐标测量设备解决测量难题·新购节能减排设备将可抵税·模具设计培训服务·推销人员对顾客

态度对应练习手册·不同类型的“问题员工”·管理者应会“移情术”·浅谈对老包装线改造·国机慢走丝项目提高数控慢走丝机床水平·二手曲轴的修磨机床和修磨方法·常用材料的抗剪强度t ·热处理炉水冷横梁的改造·导轨润滑事故原因分析·加厚涂层提高转位式刀片的使用寿命·振动切削技术的

特点及其应用管理团队创造力激励·领导者如何培养领导力·三种团队的不同管理方

高锰钢工艺(学术参考)

高锰钢工艺 1.高锰钢有哪几种?其性能如何? 锰含量约为11%~18%的钢称高锰钢。常用的铸造高锰钢ZMn13的化学成分为:Mn含量11%~14%,c含量1.0%~1.4%,Si含量0.3%~1.0%,P 含量<0.03%,S含量<0.05%。 高锰钢是一种耐磨钢,经过水韧处理的高锰钢可以得到较高的塑性和冲击韧性。所谓水韧处理,就是把钢加热到1000℃~1100℃,保温一段时间,使钢中的碳化物全部溶入奥氏体中,然后迅速冷却,使碳化物来不及从奥氏体中析出,从而保持了单一的均匀的奥氏体组织。经过水韧处理的高锰钢称为高锰奥氏 体钢。其力学性能为:σ b =980 MPa,σs=392 MPa,HB210,δ=80%,α k =2.94 MJ /m2。 高锰钢具有很高的耐磨性,虽然它的硬度只有HB210,但它的屈服点σs 较低,只有σb的40%,因此具有较高的塑性和韧性。高锰钢在受到外来压力和冲击载荷时,会产生很大的塑性变形或严重的加工硬化现象,钢被剧烈强化,硬度显著提高,可达HB450~550,因此有了较高的耐磨性。 高锰钢可分为高碳高锰耐磨钢、中碳高锰无磁钢、低碳高锰不锈钢和高锰耐热钢。几种高锰钢的牌号和性能见表5-1。

2.高锰钢有哪些切削加工特点? 高锰钢锰含量高达11%~18%,具有较高的塑性和韧性,在切削加工中有以下特点: (1)加工硬化严重:高锰钢在切削过程中,由于塑性变形大,奥氏体组织转变为细晶粒的马氏体组织,从而产生严重的硬化现象。加工前硬度一般为 HB200~220,加工后表面硬度可达HB450~550,硬化层深度0.1~0.3 mm,其硬化程度和深度要比45号钢高几倍。严重的加工硬化使切削力增大,加剧了刀具磨损,也容易造成刀具崩刃而损坏。 (2)切削温度高:由于切削功率大,产生的热量多,而高锰钢的导热系数比不锈钢还低,只有中碳钢的1/4,所以切削区温度很高。当切削速度Vc<50 m/min 时,高锰钢的切削温度比45号钢高200℃~250 ℃,因此,刀具磨损严重,耐用度降低。 (3)断屑困难:高锰钢的韧性是45号钢的8倍,切削时切屑不易拳曲和折断。 (4)尺寸精度不易控制:高锰钢的线膨胀系数与黄铜差不多,在高的切削温度下,局部产生热变形,尺寸精度不易控制。切削高锰钢时,应先进行粗加工,工件冷却后再进行精加工,以保证工件的尺寸精度。 3.怎样通过热处理改善高锰钢的切削性能? 金属材料的切削性能主要取决于材料的力学、物理性能,如:强度、硬度、塑性、韧性、耐磨性及线膨胀系数等。通过热处理可以改变金属材料的力学、物理性能,从而改善其切削性能。改善高锰钢的切削性能可以通过高温回火来实现。将高锰钢加热至600℃~650℃,保温两小时后冷却,使高锰钢的奥氏体组织转变为索氏体组织,其加工硬化程度显著降低,加工性能明显改善。加工完成的零件在使用前应进行淬火处理,使其内部组织重新转变为单一的奥氏体组织。 4.切削高锰钢时怎样选择刀具材料?

高锰钢分类及简介

一、高锰钢分类及简介 1、高锰钢的来源 1882年第一次获得奥氏体组织的高锰钢,1883年英国人哈德菲尔德(R.A.Hadfield)取得了高锰钢专利。高锰钢依其用途的不同可分为两大类: 2、耐磨钢 这类钢含锰10%~15%,碳含量较高,一般为0.90%~1.50%,大部分在1.0%以上。其化学成分为(%): C0.90~1.50Mn10.0~15.0 Si0.30~1.0 S≤0.05 P≤0.10这类高锰钢的用量最多,常用来制作挖掘机的铲齿、圆锥式破碎机的轧面壁和破碎壁、颚式破碎机岔板、球磨机衬板、铁路辙岔、板锤、锤头等。 上述成分的高锰钢的铸态组织通常是由奥氏体、碳化物和珠光体所组成,有时还含有少量的磷共晶。碳化物数量多时,常在晶界上呈网状出现。因此铸态组织的高锰钢很脆,无法使用,需要进行固溶处理。通常使用的热处理方法是固溶处理,即将钢加热到1050~1100℃,保温消除铸态组织,得到单相奥氏体组织,然后水淬,使此种组织保持到常温。热处理后钢的强度、塑性和韧性均大幅度提高,所以此种热处理方法也常称为水韧处理。热处理后力学性能为:σb615~1275MPa σ0.2340~470MPa ζ15%~85%ψ15%~45% aKl96~294J/cm2 HBl80~225 高锰钢经过固溶处理后还会有少量的碳化物未溶解,当其数量较少符合检验标准时,仍可使用。 奥氏体组织的高锰钢受到冲击载荷时,金属表面发生塑性变形。形变强化的结果,在变形层内有明显的加工硬化现象,表层硬度大幅度提高。低冲击载荷时,可以达到HB300~400,高冲击载荷时,可以达到HB500~800。随冲击载荷的不同,表面硬化层深度可达10~20mm。高硬度的硬化层可以抵抗冲击磨料磨损。高锰钢在强冲击磨料磨损条件下,有优异的抗磨性能,故常用于矿山、建材、火电等机械设备中,制作耐磨件。在低冲击工况条件下,因加工硬化效果不明显,高锰钢不能发挥材料的特性。 中国常用的高锰钢的牌号及其适用范围是:ZGMn13—1(C 1.10%~ 1.50%)用于低冲击件,ZGMn13—2(C1.00%~1.40%)用于普通件, ZGMn13—3(C0.90%~1.30%)用于复杂件,ZGMn13-4(C0.90%~1.20%)用于高冲击件。以上4种牌号钢的锰含量均为11.0%~14.0%。 在冲击载荷作用的冷变形过程中,由于位错密度大量增加,位错的交割、位错的塞积及位错和溶质原子的交互作用使钢得到强化。这是加工硬

高锰钢与超高锰钢铸件生产技术要点

高锰钢与超高锰钢铸件生产技术要点在高能量冲击的工作条件下,高锰钢与超高锰钢铸件的应用范围是广阔的。许多铸造厂,对生产此类钢种铸件缺乏必要的认识。现对具体操作做简要的说明,供生产者参考。 1化学成分 高锰钢按照国家标准分为5个牌号,主要区别是碳的含量,其范围是%-%。受冲击大,碳含量低。锰含量在%-%之间,一般不应低于13%。超高锰钢尚无国标,但锰含量应大于18%。硅含量的高低,对冲击韧度影响较大,故应取下限,以不大于%为宜。低磷低硫是最基本的要求,由于高的锰含量自然起到脱硫作用,故降磷是最要紧的,设法使磷低于%。铬是提高抗磨性的,一般在%左右。 2炉料 入炉材料是由化学成分决定的。主要炉料是优质碳素钢(或钢锭)、高碳锰铁、中碳锰铁、高碳铬铁及高锰钢回炉料。这里特别提醒的是有人认为只要化学成分合适,就可以多用回炉料。这个认识是有害的。某些厂之所以产品质量不佳,皆出于此。不仅高锰钢、超高锰钢,凡是金属铸件,绝不可以过多的使用回炉料,回炉料不应超过25%。那么,回炉料过剩该如何只要把废品降到最低,回炉料就不会过剩。3熔炼 这里着重讲加料顺序,无论用中频炉,还是电弧炉熔炼,总是先熔炼碳素钢,而各类锰铁和其他贵重合金材料,要分多次,每次少量入炉,贵重元素在最后加入,以减少烧损。料块应尽量小些,以50-80mm

为宜。熔清后,炉温达到1580-1600℃时,要脱氧、脱氢、脱氮,可用铝丝,也可用Si-Ca合金或SiC等材料。将脱氧剂一定压到炉内深处。金属液面此时用覆盖剂盖严,隔断外界空气。还要镇静一段时间,使氧化物、夹杂物有充足时间上浮。然而,不少企业,只将铝丝甚至铝屑,撒在金属液面上,又不加覆盖,岂不白白浪费!在此期间,及时用中碳锰铁来调整锰与碳的含量。 钢液出炉前,将浇包烘烤到400℃以上是十分必要的。在出炉期间用V-Fe、Ti-Fe、稀土等多种微量元素做变质处理,是使一次结晶细化的必要手段,它对产品性能影响是至关重要的。 4炉料与造型材料 要延长炉龄,当分清钢种与炉衬的属性。锰钢属碱性,炉衬当然选用镁质材料。捣打炉衬要轮番周而复始换位操作。添加炉衬材料不可过厚,每次80毫米左右为宜,捣毕要低温长时间烘烤。如提高生产效率,笔者建议采用成型坩埚(沈阳力得厂和恒丰厂均有成品出售),从拆炉到装成,不用1小时,即可投入生产,同时成型坩埚对防穿炉大有裨益。当然,炉龄的长短与操作者大有关系。不少操作者像掷铅球的运动员一样,把炉料从三四米之外投入炉内,既不安全又伤炉龄,应将炉料置于炉口旁预热,然后用夹子慢慢地将炉料顺炉壁放入。 造型材料和涂料也应与金属液属性相一致,或者用中性材料(如铬铁矿砂、棕刚玉等)。若想获得一次结晶细化的基体,采用蓄热量大的铬铁矿砂是正确的,尤其是消失模生产厂,用它将克服散热慢的缺点。5铸造工艺设计

高锰钢分类及简介

高锰钢分类及简介 一、高锰钢分类及简介 、高锰钢的来源1年英国人哈德菲尔德1883 1882年第一次获得奥氏体组织的高锰钢,

取得了高锰钢专利。高锰钢依其用途的不同可分为两大Hadfield)A.(R.类:、耐磨钢2%,大部1.500.90%~10%~15%,碳含量较高,一般为这类钢含锰 )%:.0%以上。其化学成分为(分在10 15.1.50Mn10.0~ C0.90~这类高锰钢的用量最多,常用来制作30~1.0 S ≤0.05 P≤0.10 Si0. 挖掘机的铲齿、圆锥式破碎机的轧面壁和破碎壁、颚式破碎机岔板、球磨机衬板、铁路辙岔、板锤、锤头等。上述成分的高锰钢的铸态组织通常是由奥氏体、碳化物和珠光体所组 成,有时还含有少量的磷共晶。碳化物数量多时,常在晶界上呈网状出现。因此铸态组织的高锰钢很脆,无法使用,需要进行固溶处理。通常使用的保温消除铸态组织,~1100℃,即将钢加热到热处理方法是固溶处理,1050得到单相奥氏体组织,然后水淬,使此种组织保持到常温。热处理后钢的强度、塑性和韧性均大幅度提高,所以此种热处理方法也常称为水韧处理。%0.2340~470MPa ζ15%~85热处理后力学性能为:σb615~1275MPa σ 225 ~/cm2 HBl80%ψ15%~45 aKl96~294J高锰钢经过固溶处理后还会有少量的碳化物未溶解,当其数量较少符 合检验标准时,仍可使用。奥氏体组织的高锰钢受到冲击载荷时,金属表面发生塑性变形。形变 强化的结果,在变形层内有明显的加工硬化现象,表层硬度大幅度提高。~,高

冲击载荷时,可以达到HB500低冲击载荷时,可以达到HB300~400。高硬度的 硬化层~20mm800。随冲击载荷的不同,表面硬化层深度可达10可以抵抗冲击磨料磨损。高锰钢在强冲击磨料磨损条件下,有优异的抗磨性能,故常用于矿山、建材、火电等机械设备中,制作耐磨件。在低冲击工况条件下,因加工硬化效果不明显,高锰钢不能发挥材料的特性。%~1(C 1.10中国常用的高锰钢的牌 号及其适用范围是:ZGMn13— 用于普通件,%)%~ZGMn13—2(C1.001.40用于低冲击件,1.50%)用%~1.20)用于复杂件,%~3(C0.901.30%)ZGMn13-4(C0.90%—ZGMn13 14.0%~%。11.04于高冲击件。以上种牌号钢的锰含量均为在冲击载荷作用的冷变形过程中,由于位错密度大量增加,位错的交 割、位错的塞积及位错和溶质原子的交互作用使钢得到强化。这是加工硬 化的重要原因。另一个重要原因则是高锰奥氏体的层错能低,形变时容易马氏 体的形成和形变孪晶的产生创造了条件。常出现堆垛层错,从而为ε规成分的 高锰钢的形变硬化层中常可以看到高密度位错、位错塞积和缠结。马氏体和形 变孪晶的出现使钢难以变形,尤其是后者的作用更大。上述ε各种因素都使 高锰钢的硬化层得到很高程度的强化,硬度大幅度提高。 高锰钢极易加工硬化,因而很难加工,绝大多数是铸件,极少量用锻 14()()℃),钢的压方法加工。高锰钢的铸造性能较好。钢的熔点低(约为50℃),钢的导热性低,因此钢水流动性约为液、固相线温度间隔较小,(2的5倍,为 碳素钢好,易于浇注成型。高锰钢的线膨胀系数为纯铁的1.倍,故铸造时体

高锰钢

高锰钢分为两大类,一类是耐磨钢,一类是无磁钢。这里主要涉及耐磨钢。这类钢含锰10%~15%,碳含量较高,一般为0.90%~1.50%,大部分在1.0%以上。其化学成分为(%): C0.90~1.50Mn10.0~15.0 Si0.30~1.0 S≤0.05 P≤0.10这类高锰钢的用量最多,常用来制作挖掘机的铲齿、圆锥式破碎机的轧面壁和破碎壁、颚式破碎机岔板、球磨机衬板、铁路辙岔、板锤、锤头等。 上述成分的高锰钢的铸态组织通常是由奥氏体、碳化物和珠光体所组成,有时还含有少量的磷共晶。碳化物数量多时,常在晶界上呈网状出现。因此铸态组织的高锰钢很脆,无法使用,需要进行固溶处理。通常使用的热处理方法是固溶处理,即将钢加热到1050~1100℃,保温消除铸态组织,得到单相奥氏体组织,然后水淬,使此种组织保持到常温。热处理后钢的强度、塑性和韧性均大幅度提高,所以此种热处理方法也常称为水韧处理。热处理后力学性能为:σb615~1275MPa σ 0.2340~470MPa ζ15%~85%ψ15%~45% aKl96~294J/cm2 HBl80~225 高锰钢经过固溶处理后还会有少量的碳化物未溶解,当其数量较少符合检验标准时,仍可使用。 奥氏体组织的高锰钢受到冲击载荷时,金属表面发生塑性变形。形变强化的结果,在变形层内有明显的加工硬化现象,表层硬度大幅度提高。低冲击载荷时,可以达到HB300~400,高冲击载荷时,可以达到HB500~800。随冲击载荷的不同,表面硬化层深度可达10~20mm。高硬度的硬化层可以抵抗冲击磨料磨损。高锰钢在强冲击磨料磨损条件下,有优异的抗磨性能,故常用于矿山、建材、火电等机械设备中,制作耐磨件。在低冲击工况条件下,因加工硬化效果不明显,高锰钢不能发挥材料的特性。 中国常用的高锰钢的牌号及其适用范围是:ZGMn13—1(C 1.10%~1.50%)用于低冲击件,ZGMn13—2(C1.00%~1.40%)用于普通件,ZGMn13—3(C0.90%~1.30%)用于复杂件,ZGMn13-4(C0.90%~1.20%)用于高冲击件。以上4种牌号钢的锰含量均为11.0%~14.0%。 在冲击载荷作用的冷变形过程中,由于位错密度大量增加,位错的交割、位错的塞积及位错和溶质原子的交互作用使钢得到强化。这是加工硬化的重要原因。另一个重要原因则是高锰奥氏体的层错能低,形变时容易出现堆垛层错,从

材料X120Mn12性能资料

zgmn13 国标的ZGMn13,也就是德标X120Mn12。几年前上海已有人开发生产了Mn13的轧制钢板,各种性能均高于ZGMn13很多。在强冲击、大压力的环境下,Mn13轧制钢板的耐磨性能非常优良。经预加工处理后的Mn13轧制钢板在无冲击或较小压力的环境下,耐磨性能也远高于进口低合金耐磨钢,当然比国产耐磨钢NM420也要强很多。而且切割焊接性能也非常好。目前在抛丸机行业应用非常广泛,价格也比几年前低了很多。 Mn13特性及适用范围: 具有高的抗拉强度、塑性和韧性以及无磁性,即使零件磨损到很薄, 仍能承受较大的冲击载荷而不致破裂,可用于铸造各种耐冲击的磨损件, 如球磨机衬板、挖掘机斗齿、破碎机牙板等。一般用于结构简单, 要求以耐磨为主的低冲击铸件,如衬板、齿板、破碎壁、轧臼壁、辊套和铲齿。 这类钢含锰10%~15%,碳含量较高,一般为0.90%~1.50%,大部分在1.0%以上。其化学成分为(%):C0.90~1.50Mn10.0~15.0 Si0.30~1.0 S≤0.05 P≤0.10这类高锰钢的用量最多,常用来制作挖掘机的铲齿、圆锥式破碎机的轧面壁和破碎壁、颚式破碎机岔板、球磨机衬板、铁路辙岔、板锤、锤头等。上述成分的高锰钢的铸态组织通常是由奥氏体、碳化物和珠光体所组成,有时还含有少量的磷共晶。碳化物数量多时,常在晶界上呈网状出现。因此铸态组织的高锰钢很脆,无法使用,需要进行固溶处理。通常使用的热处理方法是固溶处理,即将钢加热到1050~1100℃,保温消除铸态组织,得到单相奥氏体组织,然后水淬,使此种组织保持到常温。热处理后钢的强度、塑性和韧性均大幅度提高,所以此种热处理方法也常称为水韧处理。热处理后力学性能为:σb615~1275MPa σ 0.2340~470MPa ζ15%~85%ψ15%~45%aKl96~294J/cm2 HBl80~225 高锰钢经过固溶处理后还会有少量的碳化物未溶解,当其数量较少符合检验标准时,仍可使用。奥氏体组织的高锰钢受到冲击载荷时,金属表面发生塑性变形。形变强化的结果,在变形层内有明显的加工硬化现象,表层硬度大幅度提高。低冲击载荷时,可以达到HB300~400,高冲击载荷时,可以达到HB500~800。随冲击载荷的不同,表面硬化层深度可达10~20mm。高硬度的硬化层可以抵抗冲击磨料磨损。高锰钢在强冲击磨料磨损条件下,有优异的抗磨性能,故常用于矿山、建材、火电等机械设备中,制作耐磨件。在低冲击工况条件下,因加工硬化效果不明显,高锰钢不能发挥材料的特性。中国常用的高锰钢的牌号及其适用范围是:ZGMn13—1(C 1.10%~1.50%)用于低冲击件, ZGMn13—2(C1.00%~1.40%)用于普通件,ZGMn13—3(C0.90%~1.30%)用于复杂件,ZGMn13-4(C0.90%~1.20%)用于高冲击件。以上4种牌号钢的锰含量均为11.0%~14.0%。在冲击载荷作用的冷变形过程中,由于位错密度大量增加,位错的交割、位错的塞积及位错和溶质原子的交互作用使钢得到强化。这是加工硬化的重要原因。另一个重要原因则是高锰奥氏体的层错能低,形变时容易出现堆垛层错,从

高锰钢辙叉焊修工艺

高锰钢辙叉焊修工艺 怀化工务段退休工程师肖国富 特别声明:本工艺虽然经过作者数十年研究实验,已经在全国铁路推广。但本文脱稿于2007年,上传于2012年,仅供同行研究参考。 第一节准备工作 一、安全注意事项 1、从事辙叉焊补的焊工应取得相应的操作许可证; 2、不焊补任何部位出现断裂的辙叉,也不焊补同一部位焊补过三次的辙叉; 3、不在风力大于5级和雨雾天进行辙叉的室外焊补作业,室外焊补人员应在上风方向作业,室内应有吸尘排烟设备,以减少烟尘锰毒对焊补人员的危害; 4、辙叉表面缺陷或磨耗,打磨后不影响行车时,可以在车速不高的线上,利用列车间隙时间焊补,但应由辙叉养护工区按《铁路工务安全规则》及有关规定办理施工手续和设置防护才能上线作业,且在作业中,要严格控制辙叉挖补尺寸,以保证能随时放行列车; 5、利用“天窗”时间线上焊补辙叉裂纹、磨耗、掉块时,也要按“天窗”作业的相关规定,办理手续和防护施工车辆; 6、线上焊补时,电焊搭铁应搭接在所焊辙叉的轨底裙边上。严禁跨过钢轨、绝缘接头及轨道绝缘处,进行搭铁和引弧,以防止破坏和影响行车信号; 7、线上“天窗”条件焊补有困难时,辙叉焊补应在线下进行,或运回工厂,在室内的水槽中施焊; 8、随时注意行车和人身安全,遵守焊接安全操作规章,按规定穿着防护用品。 二、现场焊修设备工具 1、AXQ1-200系列内燃电焊机1台,含焊钳、电缆线、面罩等附件; 2、0.35~0.4立方米、0.7~0.8兆帕(700~800千帕)内燃机驱动空压机1台,含碳弧气刨手钳、高压(氧气)气管等附件; 3、交直流两用手提式电动砂轮机或角磨机一台(建议用上海砂轮机厂生产的S1S-150型850W砂轮机,不要用其它工厂生产的580W砂轮机,否则磨不动),最近有工务段使用的博世角磨机和博世磨片也比较好; 4、电焊条干燥保温筒一个或小烘箱+保温筒; 5、接线板或多用(耐摔、防水)插座一至二个或带插座的电缆圆盘; 6、Φ22~26厘米水壶一个,约10公斤水桶一只或用钢轨钻孔用的压力式水桶; 表2-2 碳棒的规格及适用的电焊机和电流参考表 适用场地电焊机型号圆形碳棒 规格(mm) 使用电流 (A) 线场焊叉AXQ1-200 ¢ 3 150~180 ¢3.5 150~180 ¢4 150~200 ¢5 150~200(250) 工厂焊叉ZXG-400等¢7 200~350 ¢8 250~400 ¢9 350 ~400(500) 7、扳手、钳子、敲渣尖锤、钢丝刷、扁油刷、手锤、钢錾子等手工工具一套; 8、1米长钢直尺、0.05(0.5)~1.00塞尺、弦线、钢轨测温计、2~5米钢卷尺、等量具一套,

影响高锰钢力学性能的几个因素

影响高锰钢力学性能的几个因素 【摘要】论述了影响高锰钢力学性能的因素有碳化物、夹杂物、化学成分、晶粒度。经实践摸索,我们认为碳化物、夹杂物是影响高锰钢力学性能的主要因素,在检验过程中应严格控制。根据我厂实际情况,对成分控制比较严格,一般都能达到成分要求,所以对性能影响也不会太大。当不存在穿晶现象时,晶粒度对高锰钢的力学性能影响较小,在检验过程中可做为一般检验项目。 高锰钢是历史最悠久,也是世界各国通用的一种抗磨钢。这种钢适用于在重力冲击或挤压的工作条件下经受摩擦的零件,这种奥氏体钢具有加工硬化性质,在冲击或重力挤压下,其表层发生加工硬化现象,硬度比原来大幅提高,可达到450~550HBW,而冲击韧度相应有所降低。这种具有高硬度的表层使铸件具有良好的抗磨性,至于铸件的内部则由于没有受到加工硬化,仍旧保持其原有的硬度和良好的韧性。当铸件的工作表面被磨掉一层后,显露出来的新的一层又被加工硬化,而同样获得了高的硬度,由于表层具有高硬度而内部具有良好的韧性这两方面很好的结合,所以铁路道岔中高锰钢辙叉铸件就是利用这一特性制造的。为了保证高锰钢的这种力学性能,必须严格检查其关键项点,使产品保质保量,避免生产过程中出现废品。 一、高锰钢的铸态组织 含Mn=11%~14%、C=0.9%~1.4%的钢,在900℃以上时,具有单一奥氏体组织,当温度降低到约900℃以下时将有碳化物Fe3C析出,

当温度继续下降至620℃左右时,开始共析转化,并一直持续到约300℃时终了,在这样平衡条件下得到的金相组织为铁素体和碳化物。但在铸造条件下,高锰钢结晶过程中的冷却速度大于平衡条件,因此组织转变不能按平衡条件进行,而是共析转化来不及发生,得到的金相组织是由奥氏体和碳化物组成的。 二、对影响高锰钢力学性能的因素探讨 1.碳化物对高锰钢性能的影响:无论是构成网状的析出碳化物还是未熔碳化物,对高锰钢力学性能的影响非常大,使其冲击值及抗拉强度大大降低,远远低于标准规定的数值,Rm≥750MPa,ak≥147j/cm2,所以,碳化物会严重影响高锰钢的力学性能,在检查时应严格控制。 2.非金属夹杂物对高锰钢性能的影响:碳化物不仅影响高锰钢的力学性能,非金属夹杂物的含量对钢的性能也有显著影响。高锰钢由于含大量的锰,因而在钢液中会产生大量的氧化锰(MnO),由于氧化锰在钢液中的溶解度很大,而在固态钢中的溶解度极小,因此在钢液凝固时,大量的氧化锰以非金属夹杂物的形式析出在钢的晶界上,降低钢的冲击韧度,并使铸件的热裂纹倾向增大。因为在冶炼高锰钢时,要求钢液脱氧良好,尽量降低钢液中氧化锰的含量。另外,由于非金属夹杂物的强度和塑性都很低,它们在钢液中的作用有如空洞或裂纹一样,割裂钢的本体,降低钢的性能。非金属夹杂物越多,对钢的本体割裂作用越大,显著降低钢的性能,且随着钢中夹杂物数量的增多,钢的性能大幅降低。

高锰钢工艺

1<高猛钢有哪几种其性能如何 猛含量约为11%?18%的钢称高镒钢。常用的铸造高镭钢ZMnl3的化学成分为:Mn含量11%?14%, C含量%?%,Si含量%?%, P含量<%, S含量<%。 高猛钢是一种耐磨钢,经过水韧处理的高镭钢可以得到较高的塑性和冲击韧性。所谓水韧处理,就是把钢加热到IOOO O C?1100°C,保温一段时间,使钢中的碳化物全部溶入奥氏体中,然后迅速冷却,使碳化物来不及从奥氏体中析出, 从而保持了 单一的均匀的奥氏体组织。经过水韧处理的高镭钢称为高猛奥氏体钢。其力学性能为:O b=980MPa, σs=392 MPa, HB210, δ =80%, Qk=MJ / 高猛钢具有很高的耐磨性,虽然它的硬度只有HB210,但它的屈服点OS较低, 只有Ob的40%,因此具有较高的塑性和韧性。高镭钢在受到外来压力和冲击载荷时,会产生很大的塑性变形或严重的加工硬化现象,钢被剧烈强化,硬度显著提高,可达HB450?550,因此有了较高的耐磨性。 高镒钢可分为高碳高猛耐磨钢、中碳高猛无磁钢、低碳高猛不锈钢和高猛耐热钢。儿种高镭钢的牌号和性能见表54。 1 2. 高链钢有哪些切削加工特点 高猛钢猛含量高达11%?18%,具有较高的塑性和韧性,在切削加工中有以下特点:

(1) 加工硬化严重:高猛钢在切削过程中,山于塑性变形大,奥氏体组织转变为细晶粒的马氏体组织,从而产生严重的硬化现象。加工前硬度一般为HB200?220,加工后表面硬度可达HB450?550,硬化层深度?mm,其硬化程度和深度要比45号钢高儿倍。严重的加工*更化使切削力增大,加剧了刀具磨损,也容易造成刀具崩刃而损坏。 (2) 切削温度高:山于切削功率大,产生的热量多,而高镒钢的导热系数比不锈钢还低,只有中碳钢的1/4,所以切削区温度很高。当切削速度Vc<50 m/min 时,高镭钢的切削温度比45号钢拓200。C?250 °C,因此,刀具磨损严重,耐用度降低。 ⑶断屑困难:高猛钢的韧性是45号钢的8倍,切削时切屑不易拳曲和折断。 (4)尺寸精度不易控制:高镒钢的线膨胀系数与黃铜差不多,在高的切削温度下,局部产生热变形,尺寸精度不易控制。切削高猛钢时,应先进行粗加工,工件冷却后再进行精加工,以保证工件的尺寸精度。 3. 怎样通过热处理改善高锈钢的切削性能 金属材料的切削性能主要取决于材料的力学、物理性能,如:强度、硬度、塑性、韧性、耐磨性及线膨胀系数等。通过热处理可以改变金属材料的力学、物理性能,从而改善其切削性能。改善高猛钢的切削性能可以通过高温回火来实现。将高镭钢加热至600°C?650o C,保温两小时后冷却,使高镭钢的奥氏体组织转变为索氏体组织,其加工硕化程度显著降低,加工性能明显改善。加工完成的零件在使用前应进行淬火处理,使其内部组织重新转变为单一的奥氏体组织。 4. 切削高猛钢时怎样选择刀具材料 高猛钢属难加工材料,对刀具材料要求较高。一般来说,要求刀具材料红硬性高、耐磨性好,有较高的强度、韧性和导热系数。切削高镭钢可选用硬质合金、金属陶瓷做刀具材科,也可以用CN25涂层刀片或CBN(立方氮化硼)刀具。□前应用最普遍的还是硬质合金,其中YG类硬质合金具有较高的抗弯强度和冲击韧性(与YT类硬质合金比较),可减少切削时的崩刃。同时,YG类硬质合金的导热性较好,有利于切削热从刀尖散走,降低刀尖温度,避免刀尖过热软化。YG类硬质合金的磨加工性较好,可以磨出锐利的刃口。一般情况下,刀具的耐用度取决于刀具材料的红硬性、耐磨性和冲击韧性。YG类硬质合金中含钻量较多时,抗弯强度和冲击韧性好,特别是提高了疲劳强度,因此适于在受冲击和震动的条件下作粗加工用;含钻量较少时,其硬度、耐磨性和耐热性较高,适合作连续切削的精加工。 YT类硬质合金具有较高的硬度和较高的耐热性,但与YG类硬质合金相比,其强

高锰钢焊接工艺特点

高锰钢ZGMn13焊接工艺 一:什么是高锰钢 高锰钢是指含碳量为0.9%~1.3%,含锰量为11.0%~14.0%的铸钢,即ZGMn13。 二:特点 抗强烈的挤压,冲击耐磨钢。其表层迅速发生加工硬化现象,使其在心部仍保持奥氏体良好的韧性和塑性的同时硬化层具有良好的耐磨性能。 三:焊接选材 ⑴焊条用于ZGMn13奥氏体高锰钢焊接的焊条为低碳钢焊芯,并在药皮中加入适量合金元素,使熔敷金属得到高锰钢的化学成分和力学性能。 用于焊接ZGMn13奥氏体高锰钢的焊条有两种类型:一种是高锰钢型焊条D256(EDMn-A-16)和(EDMn-B-16),主要用于堆焊受严重冲击磨料磨损零件,如碎石机颚板等;另一种是 Cr-Mn型焊条D276(EDCrMo-B-16)和D277(EDCrMo-B-15),其堆焊金属处于介稳定状态的高锰奥氏体,当受到强烈冲击后转变为马氏体,主要用于耐气蚀的堆焊或高锰钢堆焊,如水轮机叶片、挖掘机斗齿等。 ⑵焊丝 焊接ZGMn13奥氏体高锰钢用焊丝有Mn-Ni、Mn-Cr、Mn-Mo、Mo-Ni-Cr系高锰钢焊丝和Cr-Ni、Cr-Ni-Mn系合金钢焊丝,其化学成分,见表31。Cr-Ni系焊丝不仅具有较高的耐腐蚀性能,能冲击载荷下能声速被加工硬化,而且还在焊接高锰钢与碳钢或低合金钢的异种钢时容许有较高的稀释,可用来作为高锰钢与碳钢焊接时的填充材料。(奥氏体焊条均可焊接)四:焊接工艺 焊补或焊接ZGMn13奥氏体高锰钢时,应该采用热源集中、线能量小的焊接方法,如手弧焊、熔化极气体保护焊等,不推荐使用气焊和钨极氩弧焊。 焊补或焊接工艺: 1)焊前必须清理焊补处的泥垢、油垢和铁锈,仔细检查有无起层、裂纹、夹砂、气孔和缩孔等缺陷。若有这些缺陷,必须用砂轮或电弧气刨铲出。磨损的部位必须用砂轮磨去硬化层,因为硬化层的金属对裂纹十分敏感。 2)焊前不应预热,多层焊时层间温度不应超过300℃,以防止过热使热影响区脆化。 3)焊接时要尽可能地采用小线能量,尽量减少基本金属受热,采取措施为尽可能地加快接头的冷却。为此,用短弧、直流反极性、跳焊、短段焊、间隙焊、脉冲焊等工艺措施,采用这些措施能在一定程度上减少碳化物的析出。 4)为防止产生热裂纹,可采用Cr-Mn或Cr-Ni奥氏体钢焊条打底。如果在低碳钢或低合金钢上堆焊ZGMn13奥氏体高锰钢时,可以先焊一层Cr-Ni或Cr-Mn奥氏体钢作隔离焊道, 以防产生裂纹。 5)焊后为消除焊接应力,可用尖锤锤击焊接区。为使熔敷金属得到奥氏体组织,锤击后要迅速将焊接区进行喷水冷却。 奥氏体高锰钢的特点及其焊接性 奥氏体高锰钢是指碳的质量分数为0.9%~1.3%、、锰的为11%~14%的铸钢。这种钢在1000~1100℃范围内加热时,可以得到单一的奥氏体组织,然后迅速在水中冷却淬火(水韧处理)能保持单相奥氏体状态。奥氏体高锰钢具有很高的韧性,是一种非常强韧的非磁性合

关于高锰钢的若干问题

关于高锰钢的若干问题通常高锰钢含13%Mn,已有百余年历史,至今尚有一些问题在这里讨论一下,可能对读者有所裨益。 1 常用高锰钢 1.1 国内近20年来,由于过去滥用高锰钢,在一些原不该用高锰钢的场合也用了。后来人们用其它材料代替了高锰钢,取得了很大成绩。但这并不是说高锰钢的用途越来越小,不值得重视了。其实不然,高锰钢仍拥有巨大市场,其中绝大多数是Mn13,其次则是含铬的Mn13Cr2。此外,还有加入其它合金元素的高锰钢(见表1)[1]。 表1 高锰钢的典型成分 Tab.1 Typical composition of high manganese steel %

1.2 加入各种合金元素后的力学性能,如图1至图4[1]所示,从中可以看到几 个问题: (1) 薄断面(25 mm)的性能均优于厚断面(150 mm),这是由于厚断面中碳的偏析比较严重所致[2],这也是在对待厚断面高锰钢件时应该十分注意的一个问 题。 (2) 通常高锰钢的σs只有350 MPa左右,使高锰钢件在服役中易于产生流变,流变使生产操作十分不便,而且甚至会产生严重的后果。加入Cr、Mo、Ni 等元素可以提高σb,但主要的着眼点却在于提高σs(图1、2),其中含Cr或Mo 的高锰钢可达σs 410 MPa,那种高屈服点的高锰钢σs可达660 MPa。有人以为加Cr可以提高耐磨寿命,但实践并未观察到这一现象。 (3) 加Mo可以提高σs,而不牺牲韧性,这点优于加铬。加Mo可提高铸态高锰钢的力学性能(δ>20%,αK(夏氏)>53 J/cm2),因此有些铸件若不适宜进行热处理,可以采用这种措施。由于Mo与C易于结合,使C在钢中的溶解减慢,推迟碳化物的析出[3],并指出加入1.0%Mo可基本上消除铸态碳化物,韧性得以提高。Mo的这一特点就赋予高锰钢一些方便之处,也就是在铸造、切割、焊补时不易产生裂纹(指碳低时)。Mo既然能抑制淬火时碳化物的析出,因此适用于厚壁铸件及高碳铸件。经弥散硬化处理的含Mo Mn13可以提高寿命。 (4) 由图3和图4中的韧性指标可以看出中锰钢的δ和αK最低。这种合金在国外开始于60年代初,本来认为它容易加工硬化,能提高使用寿命,但实际上几十年来却得不到推广应用,问题是生产中或使用中均易发生开裂之故[2]。国内也有报道[4],为提高中、低冲击工况下的耐磨性,人们开发了中、低锰钢,

高锰钢简介

锰 锰最重要的用途就是制造合金----锰钢 锰钢的脾气十分古怪而有趣:如果在钢中加入2.5—3.5%的锰,那么所制得的低锰钢简直脆得象玻璃一样,一敲就碎。然而,如果加入13%以上的锰,制成高锰钢,那么就变得既坚硬又富有韧性。高锰钢加热到淡橙色时,变得十分柔软,很易进行各种加工。另外,它没有磁性,不会被磁铁所吸引。现在,人们大量用锰钢制造钢磨、滚珠轴承、推土机与掘土机的铲斗等经常受磨的构件,以及铁锰锰轨、桥梁等。 高锰钢 高锰钢(high manganese steel)是指含锰量在10%以上的合金钢。高锰钢的铸态组织通常是由奥氏体、碳化物和珠光体所组成,有时还含有少量的磷共晶。奥氏体组织的高锰钢受到冲击载荷时,金属表面发生塑性变形。形变强化的结果,在变形层内有明显的加工硬化现象,表层硬度大幅度提高。低冲击载荷时,可以达到HB300~400,高冲击载荷时,可以达到HB500~800。随冲击载荷的不同,表面硬化层深度可达10~20mm。高硬度的硬化层可以抵抗冲击磨料磨损。高锰钢在强冲击磨料磨损条件下,有优异的抗磨性能,故常用于矿山、建材、火电等机械设备中,制作耐磨件。在低冲击工况条件下,因加工硬化效果不明显,高锰钢不能发挥材料的特性。高锰钢极易加工硬化,因而很难加工,绝大多数是铸件,极少量用锻压方法加工。高锰钢的铸造性能较好。钢的熔点低(约为14()()℃),钢的液、固相线温度间隔较小,(约为50℃),钢的导热性低,因此钢水流动性好,易于浇注成型。高锰钢的线膨胀系数为纯铁的1.5倍,为碳素钢的2倍,故铸造时体积收缩和线收缩率均较大,容易出现应力和裂纹。为提高高锰钢的性能进行过很多合金化、微合金化、碳锰含量调整和沉淀强化处理等方面的研究,并在生产实践中得到应用。介稳奥氏体锰钢的出现则可较局gao大幅度降低钢中碳、锰含量并使钢的形变强化速度提高,可适用于高和中低冲击载荷的工况条件,这是高锰钢的新发展。 高锰钢按照国家标准分为5个牌号,主要区别是碳的含量,其范围是0.75%-1.45%。受冲击大,碳含量低。锰含量在11.0%-14.0%之间,一般不应低于13%。超高锰钢尚无国标,但锰含量应大于18%。硅含量的高低,对冲击韧度影响较大,故应取下限,以不大于0.5%为宜。低磷低硫是最基本的要求,由于高的锰含量自然起到脱硫作用,故降磷是最要紧的,设法使磷低于0.07%。铬是提高抗磨性的,一般在2.0%左右。 无磁钢 这类钢含锰大于17%,碳含量一般均在1.0%以下,常在电机工业中用于制作护环等。这类钢的密度为7.87~7.98g/cm3。由于碳、锰含量均高,钢的导热能力差。导热系数为12.979W/(m?℃),约为碳素钢的1/3。由于钢是奥氏体组织,无磁性,其磁导率μ为1.003~1.03(H/m)。 Mn13奥氏体高锰钢是碳含量为0.9%~1.3%、锰含量为11%~14%的高合金钢。奥氏体高锰钢经过热处理后,具有很高的韧性,是一种非常强韧的非磁性合金,在冲击载荷作用下,表面

高锰钢的加工及切削参数

高锰钢的加工及切削参数 华菱超硬刀具研发部 一,高锰钢加工用刀具及选择标准 高锰钢加工的特点不再赘述,刀具选择根据加工实际状况综合考虑,大致有硬质合金刀具、陶瓷刀具,涂层刀片或CBN(立方氮化硼)刀具。 选择标准: 1,如果单件加工工时小于五分钟,可选用硬质合金刀具,大切深可考虑YG系列,小切深考虑用YW系列,。 2,如果工件加工时间长,表面质量差,粗加工选择整体立方氮化硼刀具,精加工可考虑陶瓷刀具或者涂层刀片(原因见《黑色金属铸件难加工分析及应对措施》 二,高锰钢车削刀具的合理切削参数 高锰钢的加工性能很差,,为了维持一定的刀具耐用度,切削速度应低些。采用硬合金刀具时, Vc=20~40 m/min,其中,较低的速度用于粗车,较高的速度用于 半精车和精车。采用陶瓷刀具时,可以选用较高的切削速度,一般Vc=50~80 m/min(如用Si3N4陶瓷刀具,Vc≤60 m/min)。 高锰钢在加工过程中,切削层及表层下一定深度范围内会产生严重的硬化现象。为了使刀尖避开毛坯表层和前一次走刀造成的硬化层,应选择较大的切削深度和进给量。一般粗车时αp =3~6 mm,f=0.3~0.8 mm/r;大件粗车时可取αp =6~10 mm;半精车时αp =1~3 mm;f=0.2~0.4 mm/r;精车时口。≤1 mm;f≤0.2mm/r。 三,立方氮化硼刀具车削加工高锰钢的参数及刀具牌号选用 1,粗加工用立方氮化硼整体聚晶刀片BN-S20,吃刀深ap=2-3.5mm(根据实际加工余量,BN-S20牌号刀具最大吃刀深度可以超过10mm);走刀量 Fr=0.25-0.8mm/r;线速度v=85m/min 。刀具耐用度:3小时/刃口!刀片能旋8次-12次使用,一个刀片可用三个班。可见BN-S20牌号刀具使用成本与其他刀具牌号比较有很大的优势。 2,立方氮化硼刀具BN-S20牌号精加工高锰钢时,吃刀深ap=0.5-1mm;走刀量Fr=0.15mm/r;线速度v=135m/min 。 从以上粗精加工高锰钢的案例可以看出,BN-S20刀具牌号在大余量拉荒粗车时表现出很强的抗冲击韧性,可以大余量切削,遇到夹砂、冒口、表面不规整

高锰钢造型材料

高锰钢造型材料 目前,内许多厂家在应用消失模工艺生产高锰钢铸件时,多采用石英砂作为造型材料,所用的涂料大都是水基镁砂粉,刚玉粉、锆英粉等涂料,不仅成本高,而且许多性能也不够理想。因此,必须开发与研制性能优良,成本低廉,而且适用于消失模铸造生产高锰钢铸件的涂料及造型材料。 经过试验,采用镁橄榄石粉作为骨料配制的水基镁橄榄石粉涂料以及用镁橄榄石砂作为造型材料生产高锰钢铸件取得了较好的效果。 1 镁橄榄石砂(粉)的性能 镁橄榄石砂与传统的石英砂相比有如下特点: (1)导热性能好,热膨胀缓慢均匀,不易产生夹砂。 (2)无游离的SiO 存在,无硅尘危害,浇注时无CO气体产生,生产环境良 2 好。 (3)耐火度高(1 700 ℃),抗金属氧化物侵蚀能力强,特别对高锰钢铸件有很高的化学稳定性,能有效防止铸件的化学粘砂和机械粘砂,铸件表面光洁,轮廓清晰,尺寸准确,合格率高。 (4)回收利用率高。 此外,用镁橄榄石粉作为涂料具有触变性好,屈服值适宜、悬浮率高,易涂挂,涂层强度高,高温爆热不开裂、抗粘砂性强、铸件表面光洁、涂层烧结成壳自行剥离等优良性能。 镁橄榄石砂(粉)属碱性,抗碱性熔渣能力强,而且耐火度高,能抵御高锰钢金属液体的冲刷,同时成本较低,将其应用于高锰钢铸件的消失模铸造中已显示出优越性。 2 镁橄榄石粉涂料 随着消失模铸造工艺的发展和应用,涂料技术在整个工艺中的地位显得越来越重要。涂料能提高泡沫塑料模样的强度和刚度,防止在填砂振动时模样破坏或变形,防止金属液渗入型砂或铸型塌陷,保证铸件的表面光洁。涂料性能的好坏及成本的高低直接影响到铸件的品质以及产品的经济效益。经过无数次的试验,选定了1个比较合理的配制方法,效果十分理想。高锰钢属碱性金属液,因此需配制碱性较强的涂料。 2.1 混制工艺 粘结剂+镁橄榄石粉 无水碳酸钠+膨润土搅匀入罐+CMC+乳白胶搅拌4 h出料。 2.2 涂敷工艺 采用浸涂及刷涂相结合的方法涂敷涂料。先用浸涂的方法进行大面积浸涂,局部涂挂不良之处,再进行刷涂,然后将其平稳地放入烘房进行烘烤,烘干温度为45~50 ℃。烘干后再刷第2遍,使涂层厚度在1~2 mm以内。第1遍涂料稍稀一点,第2遍、第3遍涂料里应适当加入发泡剂以增加涂层的透气性。

超高锰钢热处理工艺优化及力学性能的提高

? ?基金项目:河南省杰出人才创新基金资助项目(项目编号:0621000600)。收稿日期:2006-03-27收到初稿,2006-07-03收到修订稿。作者简介:闫华(1982-),男,河南罗山人,硕士研究生,主要从事高强韧耐磨铸钢的研究。E-mail:yanhua19820915@sina.com 闫 华1,谢敬佩1,王文焱1,李继文1,王爱琴1,张东海2,王 伟2 (1.河南科技大学材料科学与工程学院,河南洛阳471003;2.鞍钢集团鞍山矿山机械制造厂,辽宁鞍山114042) !!!!!" !" !!!!!" !" 摘要:优化了含Cr、Mo及RE-Si-Fe变质处理超高锰钢的热处理工艺,研究了超高锰钢不同温度回火处理后的组织和力 学性能。结果表明,沉淀(弥散)强化使奥氏体晶内析出了弥散颗粒状M23C6型碳化物,强化了奥氏体基体。优化出超高锰钢的最佳热处理工艺为,加热至1100℃保温4h,水淬,再经250℃保温4h,空冷。该热处理工艺条件下奥氏体晶粒细小,晶内颗粒状碳化物均匀、弥散分布,力学性能得到显著提高,即σb=994.51MPa,σs=430.98MPa,αk=260 J/cm2 ,HB227,δ=55.03%。与常规水韧处理相比σb提高了18.2%,σs提高了7%,αk提高了22%,δ 提高了30.3%,硬度提高了9.7%。 关键词:热处理工艺;力学性能;超高锰钢 中图分类号:TG142.72;TG142.1文献标识码:A文章编号:1001-4977(2006)10-1067-04 YANHua1,XIEJing-pei1,WANGWen-yan1,LIJi-wen1,WANGAi-qin1,ZHANGDong-hai2,WANGWei2 (1.CollegeofMaterialsScienceandEngineering,HenanUniversityofScienceandTechnology,Luoyang471003,Henan,China;2.AngangGroupAnshanMining-machineryandManufacturing Plant,Anshan114042,Liaoning,China)Abstract:Theheattreatmentprocessofsuper-highmanganesesteelwithRE-Si-FemodificationwhichcontainsalloyingelementsCrandMoisoptimizedandthestructureandmechanicalpropertiesofthesteelbydifferenttemperingtemperaturetreatmentprocessarealsostudied.Theexperimentresultsshowthatafterprecipitation(dispersion)strengtheningtreatment,thesecond-phase,carbideparticlesM23C6aredistributinginausteniticgrains,whichintensifytheausteniticmatrixofthesteel.Theoptimalheattreatmentistreatedbywatertougheningat1100℃andtemperingat250℃for4hours.Themicrostructureofthesuper-highmanganesesteelisfinecarbideparticlesrelativelyevenprecipitatinginausteniticmatrix,anditsmechanicalpropertiesis enhanceddramatically:σb=994.51MPa,σs=430.98MPa,αk=260J/cm2 ,HB227,δ=55.03%.Comparedwiththatoftheconventionaltreatment,theσb,σs,αk,δandhardnessareincreasedby18.2%,7%,22%,30.3%,and9.7%respectively. Keywords:heattreatmentprocess;mechanicalproperties;super-highmanganesesteel应用技术 超高锰钢热处理工艺优化及力学性能的提高 OptimizationofHeatTreatmentProcessandMechanical PropertiesEnhancementofSuper-highManganeseSteel 由英国的R.A.Hadfield于1882年发明的高锰钢是历史最悠久的耐磨材料。高锰钢作为耐磨材料,在抵抗强冲击、大压力作用下的磨料磨损或凿削磨损方面,其优异的耐磨性是其他材料所无法比拟的。在较大的冲击载荷或接触应力作用下,其表层迅速产生加工硬化,并有高密度位错和形变孪晶相继生成,从而产生高耐磨的表面层,而此时内层奥氏体仍保持着良好的韧性。高锰钢的这种加工硬化特性使其长期以来广泛应用于冶金、矿山、建材、铁路、电力、煤炭等机械装备中[1-5]。 随着现代工业的发展,在冶金、矿山等行业不断出现大型设备,如采矿、破碎、挖掘设备等,其抗磨 配件重达几吨到几十吨,有效厚度均在100mm以上,传统高锰钢(ZGMn13)的热处理工艺、力学性能和耐磨性已不能满足这些大型厚壁耐磨件的要求[4]。经本课题组长期以来对耐磨材料的研究并跟踪厂家使用情况,超高锰钢代替传统的高锰钢能满足抗磨件大型化的需要,在高应力、强冲击工况条件下具备优异抗磨性能、高韧性、高水韧化能力,使用过程中使厂家获得了良好的工程效果和经济效益。 1 试验内容和方法 1.1 超高锰钢的化学成分 向奥氏体锰钢中加入Cr、Mo等合金元素,改进热 Oct.2006Vol.55 No.10 铸造 FOUNDRY 1067

相关文档