文档介绍：耐磨钢锰钢化学成分及影响
化学成分是决定钢的组织和性能的基本因素。作为耐磨材料使用的高锰钢的化学成分大致为:~%,Mnl0~l 5%,~%,s≤%,P≤%。其中碳元素和锰元素是其主要添加元素,为了提高高锰钢的耐磨性和其它机械性能,常加入一些合金元素,如铬、镍、钼等,合金元素的主要作用有,细化铸态结晶组织,提高钢的耐磨性和机械性能,降低热处理的难度,优化热处理工艺等。
碳在高锰钢中主要有两个作用,一是促使形成单相奥氏体组织,二是固溶强化,以获得高的力学性能。当碳含量低时,易形成马氏体组织,力学性能较差,所以碳含量应尽可能高些。固溶处理可以使碳化物溶解,碳含量过高相应的固溶处理的温度或热处理时间就要增加了,虽然碳化物可以通过固溶处理消除,但不能保证金属微观组织的致密度,降低钢的韧性。%-%的范围内对钢的冲击韧性影响很小,%冲击韧性明显降低,%%的两种钢作对比,,-,而-60度时相差13倍之多,因此,对在低温工作的耐磨锰刚,碳含量的选择尤为重要。在非强冲击磨料磨损工作条件下,随着碳含量的提高,高锰钢的耐磨性提高,这是因为碳的固溶强化作用,但当碳含量超出一般范围时,即使经过常规固溶处理,也易残留部分碳化物,该组织有利于提高非强冲击磨料磨损工作条件下的工件耐磨性,但不利于在强冲击磨料磨损工作条件下钢的耐磨性,在强冲击工作条件下一般希望适当降低碳含量。所以,高碳含量牌号是针对弱冲击、低接触应力、软接触物料的工况条件,如拖拉机履带板等,%-%的高锰钢则是针对高接触应力、强冲击、硬接触物料的工作条件,如铁路辙叉等。
锰是稳定奥氏体组织的主要元素,在钢中有扩大奥氏体相区的作用,随着锰含量的增加,钢的组织由珠光体转变为马氏体最后进一步转变为奥氏体组织。锰大部分以置换的方式固溶于奥氏体中,使基体得到强化,但强化作用不大,少量溶于碳化物中。锰含量在14%以内时,随着锰含量的增加,钢的强度和韧性都增加,另外,在低温时随着锰含量的增加,冲击韧性提高的更快些。但不利于加工硬化,当锰含量从13%降低到6%或8%时,钢的加工硬化能力有明显的提高。锰含量的增加对耐磨性不利,同时当锰含量大于12%时,有粗晶和裂纹倾向,耐磨锰钢中锰含量一般在10%-14%之间。锰含量的选择主要决定于工况条件、铸件结构的复杂程度等。一般结构复杂、受力状况复杂时,锰含量应适当高些,以保证材料的塑性和韧性及减少加工时的难度。所以在强冲击的工作条件下,锰含量应要求高些,一般不低于12%-%,反之,在非强冲击条件下和结构简单的情况下可适当降低锰含量。
硅是耐磨锰钢中的常规元素,硅通常不做为合金元素加入钢中,其含量小于1%时对力学性能基本无影响,同时有辅助脱氧的作用。硅在高锰钢中可以固溶于奥氏体中,随着硅含量的增加,钢的屈服强度有明显提高,但抗拉强度变化不大,塑性有明显降低,硅促使碳脱溶,硅含量增加既使碳化物沿晶界析出又使晶内碳化物析出量增加,%,碳化物常呈针片状,%时,碳化物呈块状。随着硅含量高,铸态晶界碳化物增多变粗,给热处理带来困难,易导致晶粒粗大,容易形成显微裂纹源,使