高锰钢的物理性能

高锰钢的物理性能

    a．密度。在15℃时的密度为7．870～7．9805

9／m3，液态时密度为7．05009／m3。

    b．热导率、线膨胀系数及比热容。高锰钢的热

导率低，而线膨胀系数大，见表3．96，这是高锰钢

的一大特点。在铸件设计和制造工艺上应加以考

虑，否则在铸造和焊接过程中容易出现裂纹。

    C．磁导率。水韧处理后的高锰钢的组织是单相

奥氏体，无磁性，磁导率为l．003～1．03H／m；高

锰钢热处理中表层脱碳，磁导率为1．3H／m。

    ⑥铸造性能高锰钢的流动性较好；凝固收缩

较大，易形成缩孔；高锰钢因含碳量高、导热性较

低以及结晶生长速度较快，易产生粗大的柱状晶组

织。锰钢因线膨胀系数大、导热性较低、热应力和

收缩应力较大，加之铸态强度和塑性较低，其热裂、冷裂及变形倾向较碳钢大。

    由于高锰钢液易生成Mn0，从而易于和型砂中的siOz发生化学反应而导致铸件表

面粘砂，为此应在铸型和型芯上采用碱性或中性涂料，目前多采用以镁砂粉为骨料的

涂料。

  ⑦高锰钢的机加工性能

  高锰钢有强烈的加工硬化能力，给切削加工带来很大的困难，应尽量铸造成形，避免加

工。必须机加工的锰钢件，常采用以下措施：

  a．用陶瓷刀具切削加工；

  b．用磨削加工；

  C．在铸件需加工部位(如销孑L、加工螺纹)预埋不易淬硬的软钢。

  (2)耐磨中锰钢

  叫M。一5％～9％、叫c一1．05％～l．40％的耐磨中锰钢经水韧处理后的组织为奥氏体基

体，但有较多的碳化物。加入钼可抑制铸态组织中碳化物的析出。与Mnl3钢相比，中锰钢

的含锰量降低、奥氏体稳定性下降，使这类钢在非强烈冲击工况下的耐磨性高于标准型

Mnl3高锰钢。

    常见的含钼中锰钢的化学成分见表3．78、表3．81、表3．97。表3．97中各种锰钢的力学

性能分别见图3．¨8～图3．121。从图可见，在较厚断面的试验条件下，含钼中锰钢的抗

拉强度、屈服强度与标准Mnl3钢相当甚至略好，但伸长率和冲击韧度较低。因此从断裂

方面考虑，中锰钢适用于冲击不太大的磨损工况。耐磨中锰钢与Mnl3钢的耐磨性对比见

100

    含钼中锰钢(训c一1．2％～l．3％、WM。一0．6％～0．9％、Mn／C质量比为4～5)颚板，

经常规水淬后，在破碎硅石条件下，与其他锰钢颚板的对比试验见表3．99，可见，含钼中

锰钢与高碳高锰钢的耐磨性相当。

    (3)Mnl7耐磨高锰钢

    对于厚大断面的Mnl 3系列耐磨钢铸件，水韧处理后内部常常出现碳化物而使韧度

下降；低温条件下使用的Mnl 3系列耐磨钢铸件也常出现脆断现象；Mnl 3系列耐磨铸

钢尚有耐磨性不足、屈服强度低的问题。Mnl 7耐磨高锰钢一定程度地解决了上述

问题。

    典型的Mnl7耐磨高锰钢在Mnl3钢的基础上增加锰量，提高了奥氏体的稳定性，阻止

碳化物的析出，进而可提高钢的强度和塑性。增加锰量，进一步扩大了7区，增大了奥氏体

固溶碳、铬等元素的能力，进而可提高钢的加工硬化能力和耐磨性。资料表明，用于北方的

ZGMnl8铁道辙叉寿命较ZGMl3提高20％～25 0A，ZGMnl8Cr2风扇磨(S36．50型)冲击

板的使用寿命高于ZGMnl3。

3．6．2耐磨中铬钢

    耐磨中铬钢是中碳马氏体(或含有一定量的贝氏体)铸钢。铬元素对中碳钢奥氏体转变

曲线的影响见图3．126，表明有较大的影响，增加铬不仅大幅度提高了中碳钢的淬透性，适

合于空淬；而且珠光体区和奥氏体区分离，淬火中得到马氏体基体的同时也可能得到一定量的贝氏体基体，提高了钢的强韧性。加入少量的钼元素可进一步提高钢的淬透性。这些也就

是耐磨中铬钢得以开发和广泛应用的主要原因。常用的中铬耐磨铸钢件的牌号和化学成分见

表3．100，金相组织和力学性能见表3．101。

  几种中铬合金耐磨铸钢件的共同特点是，采用高温空淬+低温回火的热处理工艺。铸钢

件空淬热处理的应力较小，不易淬裂；使用中安全性较高，不易破裂。几种中铬铸钢件随着

含碳量的提高，硬度提高，韧度降低，其含碳量取决于不同的使用工况。

  耐磨中铬钢主要应用于球磨机衬板、锤破机中小型锤头和耐磨管道等非大冲击磨损工况

的耐磨件。用于中小型水泥球磨机和火电厂磨煤机的中铬铸钢衬板的使用寿命可达到普通高

锰钢衬板的2倍左右。