什么是高锰钢?

高锰钢(high manganese steel)是指含锰量在10%以上的合金钢。高锰钢经过固溶处理后还会有少量的碳化物未溶解，当其数量较少符合检验标准时，仍可使用。

高锰钢力学性能

1.碳化物对高锰钢性能的影响

降低冲击韧性及抗拉强度

2.非金属夹杂物对高锰钢性能的影响

在钢液凝固时，大量的氧化锰以非金属夹杂物的形式析出在钢的周界上，降低钢的冲击韧度，并使铸件的热裂纹倾向增大。

3.化学成分的选择及对高锰钢性能的影响

(1)含碳量和含锰量 钢中含碳量过低时，不足以产生有效的加工硬化效果;而当碳含量过高时，又会在铸态中出现大量的碳化物，特别是出现粗大的碳化物，因此为了避免析出碳化物，必须控制含碳量不得过高。

为了保证高锰钢的性能，必须有足够的含锰量。含锰量过低时不能形成单一的奥氏体组织;而过高的含锰量也是不必要的，生产中一般规定，WMn控制在11.0%~14.0%，WC控制在0.9%~1.3%。应该指出的是，含锰量与含碳量之间应有适当的搭配，即应有适宜的锰碳比，一般控制在Mn/C=10。

(2)含硅量 高锰钢中Wsi的规格含量为0.3%~0.8%，硅会降低碳在奥氏体中的溶解度，促使碳化物析出，使钢的耐磨性和冲击韧度降低，因此硅量应控制在规格下限。

(3)含磷量 高锰钢的规格含量为Wp≤0.7%，熔炼高锰钢时，由于锰铁的含磷量较高，因此一般情况下钢中的含磷量也比较高。因为磷会降低钢的冲击韧度并使铸件容易开裂，所以应尽量降低钢的含磷量。

(4)含硫量 高锰钢的规格要求Ws≤0.05%，高锰钢因为含锰量高，使钢中大部分的硫与锰在熔炼过程中相互化合而形成硫化锰(MnS)而进入炉渣中，因而钢中的硫含量经常是较低的(一般不超过0.03%)，因此，在高锰钢中硫的有害作用比磷高。

4.晶粒度对高锰钢力学性能的影响

高锰钢简介

高锰钢的来源

1882年第一次获得奥氏体组织的高锰钢，1883年英国人哈德菲尔德(R.A.Hadfield)取得了高锰钢专利。高锰钢依其用途的不同可分为两大类:

耐磨钢

这类钢含锰10%~15%，碳含量较高，一般为0.90%~1.50%，大部分在1.0%以上。其化学成分为(%):

C0.90~1.50Mn10.0~15.0

Si0.30~1.0 S≤0.05 P≤0.10这类高锰钢的用量最多，常用来制作挖掘机的铲齿、圆锥式破碎机的轧面壁和破碎壁、颚式破碎机岔板、球磨机衬板、铁路辙岔、板锤、锤头等。

上述成分的高锰钢的铸态组织通常是由奥氏体、碳化物和珠光体所组成，有时还含有少量的磷共晶。碳化物数量多时，常在晶界上呈网状出现。因此铸态组织的高锰钢很脆，无法使用，需要进行固溶处理。通常使用的热处理方法是固溶处理，即将钢加热到1050~1100℃，保温消除铸态组织，得到单相奥氏体组织，然后水淬，使此种组织保持到常温。热处理后钢的强度、塑性和韧性均大幅度提高，所以此种热处理方法也常称为水韧处理。热处理后力学性能为:σb615~1275MPa σs340~470MPa ζ15%~85% ψ15%~45% aKl96~294J/cm2 HBl80~225

低冲击载荷时，可以达到HB300~400，高冲击载荷时，可以达到HB500~800。随冲击载荷的不同，表面硬化层深度可达10~20mm。高硬度的硬化层可以抵抗冲击磨料磨损。高锰钢在强冲击磨料磨损条件下，有优异的抗磨性能，故常用于矿山、建材、火电等机械设备中，制作耐磨件。在低冲击工况条件下，因加工硬化效果不明显，高锰钢不能发挥材料的特性。

中国常用的高锰钢的牌号及其适用范围是:ZGMn13-1(C 1.10%~1.50%)用于低冲击件，ZGMn13-2(C1.00%~1.40%)用于普通件，ZGMn13-3(C0.90%~1.30%)用于复杂件，ZGMn13-4(C0.90%~1.20%)用于高冲击件。以上4种牌号钢的锰含量均为11.0%~14.0%。

在冲击载荷作用的冷变形过程中，由于位错密度大量增加，位错的交割、位错的塞积及位错和溶质原子的交互作用使钢得到强化。这是加工硬化的重要原因。另一个重要原因则是高锰奥氏体的层错能低，形变时容易出现堆垛层错，从而为ε马氏体的形成和形变孪晶的产生创造了条件。常规成分的高锰钢的形变硬化层中常可以看到高密度位错、位错塞积和缠结。ε马氏体和形变孪晶的出现使钢难以变形，尤其是后者的作用更大。上述各种因素都使高锰钢的硬化层得到很高程度的强化，硬度大幅度提高。

高锰钢极易加工硬化，因而很难加工，绝大多数是铸件，极少量用锻压方法加工。高锰钢的铸造性能较好。钢的熔点低(约为1400℃)，钢的液、固相线温度间隔较小，(约为50℃)，钢的导热性低，因此钢水流动性好，易于浇注成型。高锰钢的线膨胀系数为纯铁的1.5倍，为碳素钢的2倍，故铸造时体积收缩和线收缩率均较大，容易出现应力和裂纹。

为提高高锰钢的性能进行过很多合金化、微合金化、碳锰含量调整和沉淀强化处理等方面的研究，并在生产实践中得到应用。介稳奥氏体锰钢的出现则可较局gao大幅度降低钢中碳、锰含量并使钢的形变强化速度提高，可适用于高和中低冲击载荷的工况条件，这是高锰钢的新发展。

无磁钢

这类钢含锰大于17%，碳含量一般均在1.0%以下，常在电机工业中用于制作护环等。这类钢的密度为7.87~7.98g/cm3。由于碳、锰含量均高，钢的导热能力差。导热系数为12.979W/(m·℃)，约为碳素钢的1/3。由于钢是奥氏体组织，无磁性，其磁导率μ为1.003~1.03(H/m)。

高锰钢常见问题

如何鉴别高锰钢

高锰钢也就是我们说的锰13，在没有热处理之前非常翠，用大锤就可以敲裂。热处理之后金属组织放生改变，表面非常硬，心部有一定的塑性。所以一般用于耐磨件，如矿山机械，水泥机械，磨煤机械的衬板和垂头。如果要鉴。

请问高锰钢的用途是什么？

高锰钢指含锰量在10%以上的合金钢，是专为重工业提供使用的一种防磨钢材，应用领域包括采石、采矿、挖掘、煤炭工业、铸造和钢铁行业等。

高锰钢如何淬火

高锰钢的热处理又称“水韧”处理，也称“固溶”处理。是将铸态时的碳化物溶入奥氏体中，然后快速下水冷却，将碳化物固溶，用油的话冷速不够，碳化物会重新析出，影响高锰钢的韧性与耐磨性。这样你知道了吧。

高锰钢用途

高锰钢是专为重工业提供使用的一种防磨钢材，应用领域包括采石、采矿、挖掘、煤炭工业、铸造和钢铁行业等。

性能特点

经防磨技术处理后，材料表面可达到500--550 布氏硬度，继续保持内部柔韧度，表面摩擦力最小化，可用高锰钢或类似材料进行焊接，可被乙炔氧炬切割，无磁性等。

技术参数

高锰钢铸造生产及应用实例目录

第1章 概述

1.1 高锰钢简介

1.2 高锰钢的化学成分和铸态组织

1.2.1 高锰钢的化学成分

1.2.2 高锰钢的铸态组织

1.2.3 高锰钢的化学成分对组织和性能的影响

1.3 高锰钢的铸造性能特点

1.4 高锰钢的加工硬化

1.5 提高高锰钢质量的主要途径

1.5.1 细化晶粒

1.5.2 消除碳化物

1.5.3 改性高锰钢的耐磨性

1.5.4 提高高锰钢的使用性能和寿命

第2章 电弧炉炼钢及熔炼高锰钢

2.1 铸钢的电弧炉冶炼与碱性电弧炉特钢冶炼

2.1.1 铸钢的电弧炉冶炼工艺特点

2.1.2 碱性电弧炉特钢的冶炼技术

2.2 电弧炉冶炼铸钢熔化期注意事项

2.2.1 熔化期的作业程序及质量控制

2.2.2 熔化期的作业技巧

2.2.3 熔化期各种异常情况的分析处理方法

2.3 电弧炉冶炼铸钢氧化期注意事项

2.3.1 氧化期的作业程序及关键

2.3.2 氧化期的作业方法

2.4 电弧炉冶炼铸钢氧化期作业异常原因分析及处理

2.5 电弧炉冶炼铸钢还原期注意事项

2.5.1 还原期白渣法作业关键技术

2.5.2 还原期作业技巧

2.5.3 脱硫作业技术

2.5.4 薄渣吹氧操作

2.5.5 加入烤红石灰用大功率供电造渣

2.5.6 还原期采用大渣量

2.5.7 还原期封闭好炉子

2.5.8 加入炭粉和硅粉保持还原气氛

2.5.9 白渣脱氧保持一定时间且在白渣下出钢

2.5.10 还原期避免停电和后期升温

2.5.11 降低钢中夹杂物的途径

2.5.12 钢的合金化技术

2.5.13 冶炼作业对合金元素回收率的影响

2.5.14 还原期控制化学成分的方法

2.6 电弧炉冶炼铸钢还原期作业异常原因分析及处理

2.6.1 炉渣增碳因素分析

2.6.2 从炉内冒出的烟尘气氛判断渣况

2.6.3 从渣的颜色判断渣况

2.6.4 电石渣火焰分析及变渣方法

2.6.5 熔池温度判断

2.7 电弧炉冶炼铸钢还原期质量事故分析与处理

2.7.1 元素不合格原因及防止措施

2.7.2 预防化学成分不合格的几项措施

2.7.3 还原期质量事故的处理措施

2.8 高锰钢的电弧炉冶炼技术

2.8.1 高锰钢电弧炉冶炼的基本原理及过程控制

2.8.2 碱性电弧炉冶炼高锰钢工艺操作规程

2.8.3 高锰钢的铸造性能和铸造工艺

2.8.4 高锰钢的热处理

2.8.5 影响高锰钢耐磨性的因素

2.9 高锰钢的不氧化法冶炼技术

2.10 高锰钢铸件生产中VRH-C02法工艺参数的确定

2.10.1 VRH-CO2法装置

2.10.2 工艺参数的选择

2.11 碱性电弧炉氧化法熔炼高锰钢生产实践

2.11.1 熔炼条件

2.11.2 试样尺寸及弯样工具

2.11.3 ZGMn13冶炼工艺

2.11.4 吹气氧化重熔高锰钢废料

附录 碱性电弧炉冶炼技术操作规程

1 成品钢的技术规范

2 原材料的技术规范

3 补炉

4 配料

5 装料和送电

6 碳素钢、低合金钢冶炼要点

7 高锰钢氧化法冶炼规程

8 高锰钢返回法(不氧化法)冶炼规程

9 4Cr9Si2冶炼规程(氧化法)

10 铬锰氮钢冶炼规程(氧化法)

第3章 高锰钢碱性感应电炉熔炼和热处理

3.1 ZGMn13碱性感应电炉熔炼

3.1.1 配料和装料

3.1.2 ZGMn13碱性感应炉不氧化冶炼工艺

3.2 铸造高锰钢的水韧处理

3.2.1 水韧处理过程

3.2.2 高锰钢水韧处理工艺对低温韧性的影响

3.2.3 高锰钢水韧处理规范及实例

3.2.4 高锰钢水韧处理金相组织

第4章 高锰钢铸造工艺

4.1 制定铸造工艺注意事项

4.2 高锰钢铸件铸造工艺实例

4.3 高锰钢铸件保温发热冒口的应用

4.3.1 冒口及冒口的作用

4.3.2 冒口种类和形状

4.3.3 冒口计算及放置

4.3.4 保温发热冒口

4.3.5 保温发热冒口覆盖剂

4.4 高锰钢撤叉铸件无冒口浇注

4.4.1 高锰钢铸件冒口补缩距离的试验

4.4.2 高锰钢铸件无冒口铸造

4.4.3 巧割高锰钢铸件试样

4.5 用消失模铸造生产高锰钢弯管

4.6 消失模铸造高锰钢筛板

4.6.1 白模、涂料、模组、造型

4.6.2 熔炼

4.6.3 浇注、落砂、水韧处理

参考文献

哈德菲尔德高锰钢介绍

含锰量在10%以上的合金钢。1882年第一次获得奥氏体组织的高锰钢，1883年英国人哈德菲尔德(R.A.Hadfield)取得了高锰钢专利。高锰钢依其用途的不同可分为两大类:

高锰钢铸造生产及应用实例内容简介

高锰钢是主要抗磨材料之一，其生产的耐磨件广泛用于冶金、矿山、电力、建材、铁路、煤矿、军工、能源等领域。

本书在介绍高锰钢铸件生产基本知识(高锰钢特性、技术条件等)的基础上，重点介绍了高锰钢熔炼、热处理、浇注工艺以及操作注意事项，同时列举了典型高锰钢铸件铸造生产工艺，内容紧密结合高锰钢生产实践，有助于高锰钢方面的产品开发人员、生产人员全面学习其生产工艺知识，提高技能。

本书可供高锰钢铸件及铸造领域的技术人员、研发人员阅读，也可供铸造专业的师生参考。