鑄造耐磨錳鋼是歷史最久,應用最廣泛的一類。尤其是標準型的Mnl3高錳鋼,含錳和含碳量高;鋼的鑄態組織為奧氏體及碳化物,經1050℃水韌處理,絕大部分碳化物固溶于奧氏體中。鋼的組織為單相奧氏體及奧氏體加少量碳化物,具有良好的塑性、韌性及無磁性的特點。由于奧氏體具有面心立方晶格的結構。裂紋擴展速率很低,使用安全可靠。該鋼另一特點是在較大沖擊載荷和接觸應力的作用下,表面層會迅速產生加工硬化層,表面硬度急劇升高(可達500~700HBw);表面具有良好的耐磨性,內部仍保持良好的韌性。受沖擊載荷不至于破裂。使用前可采用機械和爆炸方法可以讓表面加工硬化。這類鋼用于沖擊磨料磨損和高應力碾碎磨料磨損工況,我們常用的地方為雷蒙磨磨環、磨輥;球磨機襯板、錘破錘頭;挖掘機的斗齒;拖拉機履帶板。高錳鋼國家標準和相關國際標準。
(1)高錳鋼必須進行大于等于1040℃的水韌處理。
(2)化學成分為必檢項目。
(3)高錳鋼的力學性能。
(4)高錳鋼的金相符合國家標準。
我們采用消失模工藝進行造型,針對一次成型的鑄件必須保證其外形尺寸,原因是其不易焊接、加工硬化。造型時要留有相應余量,充分考慮其收縮率,凝固收縮為6。對于澆道棒造型時應充分考慮其補縮狀況,高錳鋼鑄件的成分均為質量分數以GMn13-1為C1.oO~i.45,Mnii.00~14.OO,Si0.30~I.00,S≤0.04,P≤0.09。在原料選擇上幾個關鍵點需要重視。采用回爐料進行鑄造時可添加燒損的錳。其他成分均可大致保持不變。而我們經常遇到的是重新配比的問題,有碳鋼、錳鋼、結構鋼和其它鋼類。從選材上要將廢鋼分類,原則上不允許不合乎要求的鋼種進人原料中,對有疑問的鋼要進行化驗取樣,對需添加合金的必須化驗,確保其各種元素含量不超標。并能保證質量分數達標。高錳鋼中碳主要有兩個作用,一是有利于形成單相奧氏體組織;二是固溶強化。含碳量增加,強度硬度增加,塑性及韌性降低。碳元素要均勻固溶于奧氏體中。錳是穩定奧氏體的元素,錳量增加,高錳鋼的強度、塑性及沖擊韌度均提高。錳碳比在10左右得到較好的強韌配合,錳碳比小于1O可以提高高錳鋼的耐磨性。磷在高錳鋼里是有害元素,磷在奧氏體中溶解度低,易形成脆性磷共晶,大幅度降低其力學性能和耐磨性能,加大鋼的冷熱裂傾向。磷高取較低碳防鑄件開裂。
選用低磷錳鐵及含碳量低的廢鋼。磷是煉鋼過程中爐料引入。一般在鋼的氧化時期良好地沸騰,鋼在澆注之前鎮靜一段時間(5~10rain),改善夾雜物形狀和分布可采用稀土合金進行處理。硅在高猛鋼里主要是脫氧。我們常用鋁脫氧,氧來自于煉鋼過程生成的氧化鐵,溫度降低時與碳反應生成一氧化碳氣泡造成氣孔。
通過理論學習,在生產實踐中實施澆注工藝煉鋼時鋼液1540℃出爐,要讓鋼液充分沸騰。1450℃~1480℃澆注,澆注時候要鎮靜5~10rain;要讓鋼液里的顆粒漂浮起來。不能涮爐時間過長,對爐子使用周期不好。高錳鋼中的錳燒損會嚴重,影響鋼的成分。由于高錳鋼液易生成MnO,從而易于和型沙的二氧化硅發生化學反應而導致鑄件表面粘沙,為此應在鑄型和型芯采用中性或堿性涂料,采用鎂砂粉為骨料的涂料。涂料的配比要按標準,并且注意其它相關事項。不宜太厚或太薄,太薄起不到阻隔熱源,太厚不宜清除。涂料的耐火溫度要達到要求。在使用真空水泵強排時,時間要控制好,根據鑄件的壁厚選擇時間。高錳鋼比碳鋼的冷熱傾向大,容易形成氣孔和砂眼。此外嚴格遵守出箱的時間,保溫時間不宜太長;冷卻速率的影響對厚截面均導致晶粒粗大和力學性能下降。
高錳鋼必須進行水韌處理,對水溫及水質都有嚴格的要求。鑄態高錳鋼組織是以奧氏體為基體,晶內和晶界有大量的塊狀、條狀及針狀碳化物;晶界碳化物呈網狀,水韌處理后組織為單一奧氏體。但在工業生產中由于冷卻速度不夠,沿晶界析出少量的碳化物。化學成分為必檢項目,化學成分為質量分數。必檢元素為C、P、Si、Mn、S5種元素。其中C、P采用碳硫分析儀。選取ZGMnl3標樣測試對比值。標樣為各種元素含量準確的樣品,取5~6個值的平均值為參考,輸入單片機中儲存。選取待化驗品與標樣進行對比,單片機自動對比生成對比值,對比值為0.999為合格。原理為碳硫充分燃燒產生二氧化碳和二氧化硫與溶液發生化學反應檢測碳硫的含量。Si、Mn、P的含量采用分光光度計。采用溶液的化學反應器里對光進行分析和曲線值進行對比,分光光度的原理是利用物質在光的照射激發下具有選擇吸收的現象,并對物質進行定性和定量分析。
以上工藝過程為高錳鋼的鑄造工藝過程,它涵蓋了備料、模型、澆注、水韌處理、成分化驗以及力學金相檢驗。過程復雜,需有專業技術以及配套完善的設備和高度的責任心,才能冶煉出合格的高錳鋼。