针对生产过程中各个环节分析高锰钢铸件裂纹产生的原因

第一篇范文：细晶化在高锰钢铸件生产中的应用

细晶化在高锰钢铸件生产中的应用

郭儒欢

提 要：根据Hall-Pitch关系，即金属材料的屈服强度与晶粒尺寸的平方根成反比，表明

通过细化晶粒可以使钢的强度成倍增加。本文着重从生产实际，通过细化晶粒的方式来改善高锰钢件的力学性能。

关键词：高锰钢 细化晶粒 新工艺 提高

高锰钢是历史最悠久的一种耐磨材料，它是由英国的Robert Hadfield研制，于1883年获得英国专利。一百多年来，高锰钢的成份范围没有任何大的改变。目前材料界研究的主导方向之一就是细晶化，力图通过细化晶粒来改善高锰钢的力学性能，拓宽高锰钢的应用范围，延长高锰钢产品的服役期，从而达到节省资源及社会经济可持续发展的目的。

通过多年生产实践，本着控制生产成本、简化生产工艺的原则，我们采取了以下措施来改善高锰钢的力学性能，提高高锰钢产品的使用寿命。

一、加入微量合金元素

高锰钢的热导率比碳钢低得多(仅为中碳钢热导率的1/3~1/2)。由于热导率低，使得钢液凝固缓慢。在钢的凝固过程中，树状晶长得粗大，很容易长成条状的柱状晶。在厚大断面情况下，特别是在铸型导热性不良时，可能出现穿晶（粗大的柱状晶粒贯穿整个断面）。如果外力作用和柱状晶生长方向一致，严重的会引起断裂和破碎。

为此，我们的做法是：加入钒、钛合金元素作生核剂。钒、钛的碳化物和氮化物的颗粒细小，成弥散状悬浮在钢液中。它们的熔点远高于钢液温度，能保持长时间不被熔化。并且这两种元素的碳化物和氮化物与高锰钢的结晶相具有相同的晶格类型，晶格常数也相近，因此在高锰钢的结晶过程中能起到外来核心的作用。故能明显细化晶粒。晶粒细化能使位错密度增加，而高锰钢加工硬化的基础就是位错，位错密度增加，促使加工硬化能力提高。另外，少量的高硬质点（TiC、TiN、VC）在钢中弥散分布，能增加高锰钢抗磨料磨损能力。

加入时采取炉前加入的方式，即先将敲碎的钒、钛合金颗粒预先放入钢水包内，用钢液流冲化。这种方式的利用率最高，并且各种试验结果显示钒、钛结合使用，高锰钢的性能提高更明显。

二、控制浇注温度及外冷铁激冷

浇注温度对高锰钢的晶粒大小有着显著的影响。浇注温度高时，钢液积蓄的热量多，钢的凝固速度慢，因而力学性能低。表1中的数据表明了浇注温度对钢的晶粒度及力学性能的影响。在保证

充满铸型的条件下，采用较低的浇注温度，有利于得到比较细的晶粒和较高的力学性能

另外，对于有厚大断面或热节的铸件，我们采用外冷铁激冷的方式。这样既能提高工艺出品率，又可局部细化晶粒。

三、热处理新工艺细化晶粒

从高锰钢加热过程中行为得知，加热到550℃~600℃温度区间，部分奥氏体转变为珠光体。当温度超过Ac1点，珠光体晶团转变为奥氏体，此为奥氏体的重结晶。珠光体转变在奥氏体晶界上形核，其引领相为渗碳体。这样在一个奥氏体晶界上形成数个晶核，则一个奥氏体晶粒就变成了数个珠光体晶团。珠光体分散度愈高，奥氏体重结晶形核愈多; 珠光体晶团数量愈多，转变后奥氏体晶粒增加愈多，从而达到细化晶粒的目的。

据此，我们制定的工艺是：加热到500℃时保温1~3h（视铸件厚度而定），后升温到600℃保温1~2h。这样既可增加珠光体晶团，以细化晶粒; 又可减小铸件内外温差（尤其是厚壁件），从而减少高锰钢件在加热过程中变形或开裂。随后连续升温至1050℃~1080℃，在含碳量高或合金含量高时取上限。保温时间按照壁厚25mm保温1h计算，确保高锰钢中碳化物完全溶解和奥氏体均匀化。保温时间不能过久，否则会导致铸件表面脱碳。

在出炉前10~15min，再将炉温升高10℃~15℃，最高不要超过

1100℃。水韧固溶处理时，高锰钢件入水前的温度应在960℃以上，以避免碳化物重新析出。为此，高锰钢件从出炉到入水的时间不应超过30s。入水时的水温保证在40℃以下，淬火后最高水温不超过60℃。水温对高锰钢力学性能的影响见表2。水韧处理时的水量，须达到铸件和吊栏重量的10倍以上。条件允许时，用水质干净的循环水。高锰钢件入水后冷却到80℃以下，以出水后铸件表面不冒气为原则。

四、结论

通过采取以上措施，我们铸造的高锰钢产品性能有较大幅度提高。广东明珠集团大顶铁矿选矿厂φ2.7×3.6球磨机衬板使用我公司产品，平均寿命超过8000小时，而其原用衬板平均在6000小时左右，使用寿命提高33%。

广西西普南雁水泥（蒙山）有限公司φ3.8×14m水泥磨一仓衬板等耐磨件采用我公司高锰钢产品，单台磨机使用寿命15个月以上，处理水泥超40万吨。期间无断裂、无磨穿现象，而原用衬板最多使用不到12个月，处理水泥30万吨左右，效率提高25%。 我们在其它选矿厂、水泥厂使用的高锰钢产品都达到预期效果，为用户创造了可观的经济效益。

参考文献

[1] 耿浩然 章希胜 陈俊华等编著 现代铸造合金及其熔炼丛书.铸钢北京：机械工业出版社2007

[2] 中国机械工程学会铸造手册：第二卷[M].2版 北京：机械工业出版社 2002

[3] 谢敬佩 李卫 宋延东 陈全德著 耐磨铸钢及熔炼. 北京:机械工业出版社 2003.6

[4] 陈华辉 邢建东 李卫主编 耐磨材料应用手册. 北京：机械工业出版社 2006.8

[5] 何奖爱 王玉玮编著. 材料磨损与耐磨材料. 沈阳：东北大学出版社 2001.4

第二篇范文：高锰钢工艺

高锰钢铸造工艺

1高锰钢的化学成分设计：

1.1碳：

在常温强烈冲击载荷下的服役工件，碳含量控制在1.02以下，甚至1.0以下。在低温下服役工件，要控制碳含量1.0以下，固溶处理后，原始硬度为HB170-210，使用后硬度高达450-480，硬化层深度达18mm，含碳量高的硬度只达HB350-400，硬化深度只有7-8mm。强冲击（或挤压），选碳含量较低；低应力，软物料磨损情况，选含碳量偏高。

薄件冷速快，碳化物不易析出，碳含量可选择高一些；结构复杂，铸造容易产生裂纹，也易碳含量偏低。

1.2锰：

一般锰含量大于12%，铸件结构复杂，高应力下服役，壁厚大，为获得高韧性，锰含量高一些。

当高锰钢中锰与碳的含量比小于8时，经常规热处理，在晶界上易出现状碳化物和过量残余碳化物，铸件的强度、韧性和塑性降低，钢质变脆。 …… 此处隐藏：905字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……