錳鋼

簡介

錳鋼，别名錳合金鋼，是一種高強度的鋼材，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，現普遍适用于發動機下護闆。

特點

高錳鋼最重要的特點是在強烈的沖擊、擠壓條件下，表層迅速發生加工硬化現象，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。這是其它材料所不及的。但高錳鋼的耐磨性隻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。

而典型的Mn17耐磨高錳鋼是在Mn13鋼的基礎上增加錳量，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鐵道叉壽命較ZGMn13提高20%~25%。

用途

錳鋼的脾氣十分古怪而有趣：如果在鋼中加入2.5—3.5%的錳，那麼所制得的低錳鋼簡直脆得象玻璃一樣，一敲就碎。然而，如果加入13%以上的錳，制成高錳鋼，那麼就變得既堅硬又富有韌性。高錳鋼加熱到淡橙色時，變得十分柔軟，很易進行各種加工。另外，它沒有磁性，不會被磁鐵所吸引。當前，人們大量用錳鋼制造鋼磨、滾珠軸承、推土機與掘土機的鏟鬥等經常受磨的構件，以及鐵軌、橋梁等。上海新建的文化廣場觀衆廳的屋頂，采用新穎的網架結構，用幾千根錳鋼鋼管焊接而成。在縱76米、橫138米的扇形大廳裡，中間沒有一根柱子。由于用錳鋼作為結構材料，非常結實，而且用料比别的鋼材省，平均每平方米的屋頂隻用45公斤錳鋼。1973年興健的上海體育館(容納一萬八千人)，也同樣采用錳鋼作為網架屋頂的結構材料。在軍事上，用高錳鋼制造鋼盔、坦克鋼甲、穿甲彈的彈頭等。煉制錳鋼時，是把含錳達60一70%的軟錫礦和鐵礦一起混合冶煉而成的。

高錳鋼作為耐磨材料，被廣泛應用于高載荷或沖擊磨損的工況下。輕量化是鋼鐵材料發展的趨勢之一，也是滿足工業節能降耗需求的重要途徑。為了明确輕質化元素鋁對此類鋼種的影響，以高錳鋼ZGMn18Cr2為基礎，通過控制鋁含量，得到成分不同的輕質高錳鋼。利用金相顯微鏡(OM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)及電子探針(EPMA)等手段對其微觀組織進行表征，并采用硬度測試、室溫沖擊和拉伸實驗測試了其力學性能。結果表明，随着鋁的質量分數在0～11%範圍内不斷增大，高錳鋼的密度得到明顯降低，鐵素體相逐漸穩定，晶粒得到細化。同時，材料的抗拉強度、屈服強度、伸長率和室溫斷裂沖擊功先升高後下降;硬度則先下降後升高。這些性能的改變與鋁含量的變化、第二相鐵素體的出現以及含鋁碳化物的數量有重要關系。

除了錳鋼外，錳鋼也是重要的錳合金，錳鋼含有30%的錳，具有很好的機械強度。由84%的鋼、12%的錳和4%的鎳組成的“錳加鎳”合金(又名錳鎳銅齊)，它的電阻随溫度的改變很小，被用來制造精密的電學儀器。

高錳鋼作為典型的抗磨鋼，是破碎機中粉碎配件的好材料。

工藝

高錳鋼由于加工硬化現象，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，且鑄态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，應在水韌處理後割冒口或缺陷焊補，焊後應快速冷卻。為消除或盡可能減小熱影響區，應用小電流，不連續施焊，或邊焊邊澆水冷卻。焊條采用高錳鋼焊條或奧氏體不鏽鋼焊條。若存在加工硬化層，應在焊前去除。

鑄造

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，生産效率高而廣為推廣。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别的鑄造方法。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。