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高錳鋼

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更新時間：2012-10-24
發布人：fuda789456

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高錳鋼

含錳量在10％以上的合金鋼。1882年第一次獲得奧氏體組織的高錳鋼，1883年英國人哈德菲爾德(R．A．Hadfield)取得了高錳鋼專利。高錳鋼依其用途的不同可分為兩大類：
　　(1)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。其化學成分為(％)：
　　C0．90～1．50Mn10.0～15．0
　　Si0．30～1.0 S≤0.05 P≤0.10這類高錳鋼的用量最多，常用來制作挖掘機的鏟齒、圓錐式破碎機的軋面壁和破碎壁、顎式破碎機岔板、球磨機襯板、鐵路轍岔、板錘、錘頭等。
　　上述成分的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，無法使用，需要進行固溶處理。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。熱處理后鋼的強度、塑性和韌性均大幅度提高，所以此種熱處理方法也常稱為水韌處理。熱處理后力學性能為：σb615～1275MPa σ 0.2340～470MPa ζ15％～85％ ψ15％～45％ aKl96～294J／cm2 HBl80～225
　　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，仍可使用。
　　奧氏體組織的高錳鋼受到沖擊載荷時，金屬表面發生塑性變形。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。低沖擊載荷時，可以達到HB300～400，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。高硬度的硬化層可以抵抗沖擊磨料磨損。高錳鋼在強沖擊磨料磨損條件下，有優異的抗磨性能，故常用于礦山、建材、火電等機械設備中，制作耐磨件。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。
　　中國常用的高錳鋼的牌號及其適用范圍是：ZGMn13—1(C 1.10％～1.50％)用于低沖擊件，ZGMn13—2(C1.00％～1.40％)用于普通件，ZGMn13—3(C0.90％～1.30％)用于復雜件，ZGMn13-4(C0.90％~1.20％)用于高沖擊件。以上4種牌號鋼的錳含量均為11.0％～14.0％。
　　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常可以看到高密度位錯、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。
　　高錳鋼極易加工硬化，因而很難加工，絕大多數是鑄件，極少量用鍛壓方法加工。高錳鋼的鑄造性能較好。鋼的熔點低(約為14()()℃)，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局gao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。
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