耐磨高锰钢

本书可供从事冶金、矿山、电力、建材、铁路、煤矿、军工等领域与高锰钢相关的科研和工程技术人员参考。

第一章 高锰钢的基础知识

第一节 高锰钢的化学成分

第二节 高锰钢的和性能

主要参考文献

第二章 高锰钢的冶炼

第一节 碱性电弧炉氧化法

第二节 碱性电弧炉返回法

第三节 冶炼因素对高锰钢质量的影响

主要参考文献

第三章 高锰钢的铸造

第一节 高锰钢铸造特性

第二节 高锰钢铸造工艺

第三节 铸造因素对高锰钢力学性能和耐磨性能的影响

第四节 高锰钢的变质处理

第五节 高锰钢铸造新方法2100433B

作　者：张增志编著

出 版 社：冶金工业出版社

出版时间：2002-12-1

版　次：1页　数：532字　数：455000 印刷时间：2002-12-1开　本：纸　张：胶版纸 印　次：I S B N：9787502431648包　装：平装

高锰钢高锰钢的来源

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：

高锰钢耐磨钢

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(%)：

C0．90～1．50

Mn10.0～15．0

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 σs340～470MPa ζ15%～85% ψ15%～45% aKl96～294J/cm2 HBl80～225

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，从而为ε马氏体的形成和形变孪晶的产生创造了条件。常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。ε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，极少量用锻压方法加工。高锰钢的铸造性能较好。钢的熔点低(约为1400℃)，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)。

分类

CMC-FC815

特性与用途：新型金属粉末包药焊新型金属粉末包药焊线，适合于各种热锤锻模、陶瓷模具之耐热、耐磨部位制作与焊补。亦可用于中碳钢与低合金钢之表面硬度加强。焊后熔金不须硬化热处理可直接使用，可机加工。线，适合于各种热锤锻模、陶瓷模具之耐热、耐磨部位制作与焊补。亦可用于中碳钢与低合金钢之表面硬度加强。焊后熔金不须硬化热处理可直接使用，可机加工。

注意事项：

（1） 须将热磨损与裂痕部位全部刨除，拐角部位避免直角与锐角。

（2） 预热温度200-400℃，焊后消除应力回火一次，炉内徐冷。

（3） 裂痕严重部位，视情形可以CMC-60N打底，可防止再次开裂。

（4） 焊补接点需尽量避免于应力发生处。

技术参数：

硬度 HRC 52-57

主要成份 Cr Mo Mn Si C Ti

焊接参数：

CMC-FC864Mo

特性与用途：

新型金属粉末包药焊线，适合于各种热作模具钢之重建堆焊与修护焊接，特别适用于热间锻造的初锻模、中锻模重要区块的加强式局部装甲焊接。对于热切模的生产，同样可以通过堆焊制作刀口。由于Cr、Mo含量高，有很优良地高温硬度与热传导率。

注意事项：

（1） 须将热磨损与裂痕部位全部刨除，拐角部位避免直角与锐角。

（2） 预热温度200-400℃，焊后消除应力回火一次，炉内徐冷。

（3） 裂痕严重部位，视情形可以CMC-60N打底，可防止再次开裂。

（4） 焊补接点需尽量避免于应力发生处。

（5） 焊渣薄膜可以钢刷清除。

技术参数：

硬度 HRC 52-57

主要成份 Cr Mo Mn Si C

焊接参数：

CMC-FC867

特性与用途：

基础型粉末包药焊线，适合于各种热作模具钢之填充堆焊与重建修护焊接，特别适用于热间锻造的初锻模、中锻模重要区块的加强式局部装甲焊接。焊后熔金不须硬化热处理可直接使用，无须软化退火可直接上中心加工机加工。由于Mo含量高，有很优良地热传导率与抗热磨损能力。

注意事项：

（1） 须将热磨损与裂痕部位全部刨除，拐角部位避免直角与锐角。

（2） 预热温度200-400℃，焊后消除应力回火一次，炉内徐冷。

（3） 裂痕严重部位，视情形可以CMC-60N打底，可防止再次开裂。

（4） 焊补接点需尽量避免于应力发生处。

技术参数：

硬度 HRC 47-52

主要成份 Cr Mo Mn Si C Ti

焊接参数：