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高锰钢的化学成分对组织和性能的影响研究

本文作者：刘华多刘喆

对高锰钢的性能产生了一定的影响。若经水韧处理，高锰钢奥氏体中的残存碳化物将较多，这些碳化物可能会沿晶界分布而使高锰钢的韧性大为下降。

1.2 锰

锰是高锰钢的主要成份，它对合金γ目区的扩大、奥氏体组织的稳定及Ms点的降低都有很大的影响，锰可使高锰钢的奥氏体组织保持到室温。在钢中锰除了固溶在奥氏体外。还有一部分会存在于（Mn、Fe）C型的碳化物中。若锰的含量增加，则高锰钢的强度及####韧性都将提高，这是因为锰具有增加晶间结合力的作用。锰若含量很高会使钢的导热性下降，进而很容易出现穿晶组织，严重影响了高锰钢的机械及力学性能等。为获得理想的机械性能，当碳含量在O.9％－1.5％范围内时，我们通常将锰的含量控制在11％－14％范围内。

锰的含量确定多由铸件结构及工况条件等方面来决定。大断面及结构复杂的铸件其含锰量应相对较高，另外若铸件用于强烈####使用，则含锰量也应高些。

1.3 硅

硅通常是作为一种脱氧剂带入，它具有强化固溶体、提高屈服强度的作用。但是它封闭Y相区且会促进石墨化。当其含量大于0.6％时，一方面会导致高锰钢产生粗晶，另一方面也会使碳在奥氏体中溶解度降低，进而促使碳化物在晶界的析出，不但降低了钢的耐磨性及韧性，也增加了钢的热裂倾向。因此，通常我们将硅控制在0.3％－0.6％范围内，但在某些特殊情况下，如需钢水具有良好的流动性时，我们应增加硅量，使晶界的状况得到改善。

1.4 硫

高锰钢中因硫与锰的存在，便生成了硫化锰，硫化锰可进入溶渣。在生产中若硫小于0.02％，则完全可达到标准要求。

1.5磷

磷在奥氏体中的溶解度很小，通常是和铁、锰等产生共晶磷化物，且在晶界析出。磷和容易引起铸件的热裂，降低铸件的机械性能并对耐磨性有一定的损害，严重时甚至会在工作中断裂。如0.12％磷含量的高锰钢若用来制造某些圆锥式破碎机的衬板，其寿命往往只有0.038％磷含量的高锰钢其寿命的一半。

此外，磷还具有促进锰、碳元素偏析的作用，因次应尽量降低磷含量。我们通常将磷含量控制在≤0.07％－0.09％范围内，对某些重要件将其控制在P<0.06％。

2、合金元素对高锰钢组织和性能的影响

2.1 铬

铬是目前在高锰钢中运用较多的元素。经水韧处理后铬会大部分都溶入到高锰钢奥氏体中，提高了高锰钢的稳定性，同时也加快了碳化物在冷却时的析出。

铬固溶于奥氏体后，便可提高钢的屈服强度，降低钢的延伸率及####韧性。在铸态时若铬增加，则碳化物的析出也将加快，且通常会在晶界上进行连续网状分布。在进行重新加热时，其溶入奥氏体相对较难，因而不易得到单相的奥氏体，此时应将水韧加热的温度在标准高锰钢基础上再提高30℃－50℃。加铬的高锰钢在面临强####磨损时其耐磨性得到了提高，因而可用做轧臼壁、锤头、铲齿等。但对于非强####磨料磨损时其耐磨性提高的并不多。

2.2 钼

钼在国外应用较多，在国内也逐渐被采用。铝与铁的结合力比较强，同时铝原子的尺寸较大、扩散速度较小，固在加钼的铸态高锰钢中其碳化物的析出量将减少，其奥氏体的晶界上也不再呈现网状。钼还可以减慢钢中针状碳化物的析出速度，降低其析出温度，这些对高锰钢在铸态下的塑性及强度提高都有利，也很好的弥补了因铬元素加入带来的不足。因此，在加铬的高锰钢中再加入钼元素是非常有益的。

在经水韧处理后，钼会固溶于奥氏体中，将推迟奥氏体的分解，同时也可用沉淀强化处理的方法，使弥散的碳化物在奥氏体中析出，进而提高高锰钢其耐磨性。

最后，我们介绍另外几种合金元素对高铸钢的组织和性能的影响。首先是钒，钒具有细化高锰钢组织，提高钢的屈服强度、原始硬度及耐磨性的作用。其次是钛，钛可消除高锰钢中的柱状结晶，对钢的耐磨性和机构性能的提高有很好的作用。最后是稀土元素，它具有净化钢水的作用，可使夹杂物的数量及尺寸减少，可细化铸态组织、减少柱状晶，能够提高钢水的流动性，减小钢件的冷裂及热裂倾向，提高钢的加工硬化能力，改善高锰钢的工艺性能。

参考文献：

［1］李海龙，高锰钢性能的研究和提高［D］，中国优秀硕士学位论文全文数据库，2008（02）

［2］姬玉媛，浅析化学成分对高锰钢性能的影响［J］，商场现代化，2008（14）中国论文中心http://www.wenlun.com警告：未经本站许可不得采集本站论

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