高錳鋼
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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(guó)人哈德菲爾德(R．A．Hadfield)取得了高錳鋼專(zhuān)利。高錳鋼依其用途的不同可分為兩大類(lèi)：
(1)耐磨鋼。這類(lèi)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(xué)成分為(％)：
C0．90～1．50Mn10.0～15．0
Si0．30～1.0 S≤0.05 P≤0.10這類(lèi)高錳鋼的用量最多，常用來(lái)制作挖掘機(jī)的鏟齒、圓錐式破碎機(jī)的軋面壁和破碎壁、顎式破碎機(jī)岔板、球磨機(jī)襯板、鐵路轍岔、板錘、錘頭等。
上述成分的高錳鋼的鑄態(tài)組織通常是由奧氏體、碳化物和珠光體所組成，有時(shí)還含有少量的磷共晶。碳化物數(shù)量多時(shí)，常在晶界上呈網(wǎng)狀出現(xiàn)。因此鑄態(tài)組織的高錳鋼很脆，無(wú)法使用，需要進(jìn)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(tài)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(qiáng)度、塑性和韌性均大幅度提高，所以此種熱處理方法也常稱(chēng)為水韌處理。熱處理后力學(xué)性能為：σb615～1275MPa σ 0.2340～470MPa ζ15％～85％ ψ15％～45％ aKl96～294J／cm2 HBl80～225
高錳鋼經(jīng)過(guò)固溶處理后還會(huì)有少量的碳化物未溶解，當(dāng)其數(shù)量較少符合檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，仍可使用。
奧氏體組織的高錳鋼受到?jīng)_擊載荷時(shí)，金屬表面發(fā)生塑性變形。形變強(qiáng)化的結(jié)果，在變形層內(nèi)有明顯的加工硬化現(xiàn)象，表層硬度大幅度提高。低沖擊載荷時(shí)，可以達(dá)到HB300～400，高沖擊載荷時(shí)，可以達(dá)到HB500～800。隨沖擊載荷的不同，表面硬化層深度可達(dá)10～20mm。高硬度的硬化層可以抵抗沖擊磨料磨損。高錳鋼在強(qiáng)沖擊磨料磨損條件下，有優(yōu)異的抗磨性能，故常用于礦山、建材、火電等機(jī)械設(shè)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(fā)揮材料的特性。
中國(guó)常用的高錳鋼的牌號(hào)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(fù)雜件，ZGMn13-4(C0.90％~1.20％)用于高沖擊件。以上4種牌號(hào)鋼的錳含量均為11.0％～14.0％。
在沖擊載荷作用的冷變形過(guò)程中，由于位錯(cuò)密度大量增加，位錯(cuò)的交割、位錯(cuò)的塞積及位錯(cuò)和溶質(zhì)原子的交互作用使鋼得到強(qiáng)化。這是加工硬化的重要原因。另一個(gè)重要原因則是高錳奧氏體的層錯(cuò)能低，形變時(shí)容易出現(xiàn)堆垛層錯(cuò)，從而為ε馬氏體的形成和形變孿晶的產(chǎn)生創(chuàng)造了條件。常規(guī)成分的高錳鋼的形變硬化層中�？梢钥吹礁呙芏任诲e(cuò)、位錯(cuò)塞積和纏結(jié)。ε馬氏體和形變孿晶的出現(xiàn)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(qiáng)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(shù)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(diǎn)低(約為14()()℃)，鋼的液、固相線(xiàn)溫度間隔較小，(約為50℃)，鋼的導(dǎo)熱性低，因此鋼水流動(dòng)性好，易于澆注成型。高錳鋼的線(xiàn)膨脹系數(shù)為純鐵的1．5倍，為碳素鋼的2倍，故鑄造時(shí)體積收縮和線(xiàn)收縮率均較大，容易出現(xiàn)應(yīng)力和裂紋。
為提高高錳鋼的性能進(jìn)行過(guò)很多合金化、微合金化、碳錳含量調(diào)整和沉淀強(qiáng)化處理等方面的研究，并在生產(chǎn)實(shí)踐中得到應(yīng)用。介穩(wěn)奧氏體錳鋼的出現(xiàn)則可較局gao大幅度降低鋼中碳、錳含量并使鋼的形變強(qiáng)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(fā)展。
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