铁为什么要加锰？

高锰钢是一种含锰超过10%的合金钢。1882年首次获得奥氏体组织的高锰钢，1883年英国人R.A.Hadfield获得高锰钢专利。高锰钢根据用途不同可分为两类:(1)耐磨钢。这种钢含锰10% ~ 15%，含碳量较高，一般为0.90% ~ 1.50%，大部分在1.0%以上。其化学成分为(%):c 0.90 ~ 1.50 Mn 10.0 ~ 15.0 si 0.30 ~ 1.05 p≤0.10，是使用最多的高锰钢，常用于制造挖掘机的铲齿和锥体。具有上述成分的高锰钢的铸态组织通常由奥氏体、碳化物和珠光体组成，有时还含有少量的磷晶体。当碳化物的量较大时，它常常以网状出现在晶界上。所以铸态组织的高锰钢比较脆，不能使用，需要固溶处理。常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，然后用水淬火，使这种组织保持在室温。经过热处理后，钢的强度、塑性和韧性都有很大的提高，所以这种热处理方法常被称为水韧处理。热处理后的力学性能为σb 615 ~ 1275 MPaσ0.2340 ~ 470 MPaζ15% ~ 85%ψ15% ~ 45% AKL 96 ~ 294j/cm2 HBL 80 ~ 225。当具有奥氏体结构的高锰钢受到冲击载荷时，金属表面发生塑性变形。变形强化的结果是变形层存在明显的加工硬化现象，表面硬度大大提高。在低冲击负荷下可达HB 300 ~ 400，在高冲击负荷下可达HB 500 ~ 800。在不同冲击载荷下，硬化层深度可达10 ~ 20 mm，硬化层硬度高，能抵抗冲击磨料磨损。高锰钢在强冲击磨料磨损条件下具有优异的耐磨性，因此常用于矿山、建材、火电等机械设备中制作耐磨件。在低冲击条件下，由于加工硬化效应不明显，高锰钢不能充分发挥材料的特性。我国常用的高锰钢牌号和适用范围为:低冲击件用zgmn 13-1(C 1.10% ~ 1.50%)，使用zgmn 13-2(C 1.00)zgmn 13-3(C 0.90% ~ 1.30%)以上四个钢种的锰含量为11.0% ~ 14.0%。在冲击载荷下的冷变形过程中，由于位错密度的大量增加、位错的传递、位错塞积以及位错与溶质原子的相互作用，钢得到强化。这是加工硬化的一个重要原因。另一个重要原因是高锰奥氏体层错能低，变形时容易发生，从而为ε马氏体的形成和形变孪晶的形成创造了条件。在常规成分的高锰钢形变硬化层中，经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很难变形，尤其是后者。上述因素都在很大程度上强化了高锰钢的硬化层，大大提高了其硬度。高锰钢非常容易加工硬化，所以很难加工。大部分是铸件，少数是锻造加工的。高锰钢的铸造性能较好。钢的熔点低(约14()()℃)，钢的液相和固相之间的温度区间小(约50℃)，钢的导热系数低，钢液流动性好，易于浇铸。高锰钢的线膨胀系数是纯铁的1.5倍，碳钢的2倍，所以铸造时体积收缩和线收缩率大，容易出现应力和裂纹。为了提高高锰钢的性能，在合金化、微合金化、碳锰含量调整和沉淀强化处理等方面进行了许多研究，并在生产实践中得到应用。亚稳奥氏体锰钢的出现，与局部高相比，可大幅度降低钢中碳、锰含量，提高钢的形变强化速度，适用于高、中低冲击载荷，是高锰钢的新发展。(2)无磁钢。这种钢的锰含量超过17%，碳含量一般低于1.0%，常用于制造汽车行业的挡圈。这种钢的密度为7.87 ~ 7.98克/立方厘米。由于碳和锰的含量高，钢的导热性差。导热系数为12.979 W/(m·℃)，约为碳钢的1/3。由于钢是奥氏体，无磁性，其磁导率μ为1.003 ~ 1.03 (h/m)。【编辑此段】高锰钢的铸造工艺在高能冲击的工况下，高锰钢和超高锰钢铸件的应用范围广泛。许多铸造厂对生产这种铸钢件缺乏必要的了解。现简单说明具体操作，供生产者参考。化学成分为1的高锰钢按国家标准分为五个等级，主要区别是碳含量，范围为0.75%-1.45%。影响大，含碳量低。锰含量在11.0%-14.0%之间，一般不应低于13%。超高锰钢没有国家标准，但锰含量应大于18%。硅含量对冲击韧性影响较大，应取下限，以不超过0.5%为宜。低磷低硫是最基本的要求。因为锰含量高自然起到脱硫作用，降磷是重中之重，尽量让磷降到0.07%以下。铬可以提高耐磨性，一般在2.0%左右。2炉料由化学成分决定。主要炉料有优质碳钢(或钢锭)、高碳锰铁、中碳锰铁、高碳铬铁和高锰钢。这里特别提醒的是，人们认为只要化学成分合适，就可以多使用回收材料。这个人有害。这就是一些工厂产品质量差的原因。不仅是高锰钢、超高锰钢，所有金属铸件都不得使用过多的回炉料，回炉料不得超过25%。那么，对于退货费用过剩应该怎么处理呢？只要尽量减少废品，就不会有回收材料过剩。3融化这里强调的是加料顺序。无论是中频炉还是电弧炉冶炼，总是先冶炼碳钢，而各种锰铁等贵重合金材料要分几次入炉，最后加入少量的贵重元素，以减少烧损。块要尽可能小，最好是50-80 mm，熔化后，当炉温达到1580-1600℃时，可用铝线、硅钙合金或SiC脱氧、脱氢、脱氮。脱氧剂必须被压入熔炉深处。此时金属液面被覆盖剂严密覆盖，隔绝外界空气。冷静一段时间，让氧化物和夹杂物有足够的时间上浮。但是很多企业只是把铝线甚至铝屑撒在金属表面而不覆盖，太浪费了！同时，用中碳锰铁及时调整锰和碳的含量。在钢水出炉之前，必须将钢包烘烤到400℃以上。用钒铁、钛铁、稀土等微量元素改性。是细化初结晶的必要手段，其对产品性能的影响非常重要。4炉料和造型材料应扩展，区分钢种和炉衬的性能。锰钢是碱性的，炉衬当然是氧化镁的。捣固炉衬应轮流进行，并重复换位操作。衬料不能太厚，一次80 cm左右，捣实后要低温长时间烘烤。为了提高生产效率，笔者建议使用成型坩埚(沈阳立德厂和恒丰厂都是卖成品的)，不需要1小时就可以投产，同时成型坩埚对防止穿炉大有好处。当然，炉序的长短与操作者有关。很多操作工像推铅球一样，把炉料从三四米外扔到炉内，不安全，有损炉序。他们要把炉料放在炉口旁边预热，然后用夹子慢慢放在炉口旁边，再用夹子慢慢沿着炉壁放。造型材料和涂料也应符合熔融金属的性质，或中兴材料(如铬铁矿和棕刚玉等。)应该用。如果想获得一个精炼的集合体，使用蓄热能力大的铬铁矿是正确的，尤其是在消失模铸造厂，这样会克服散热慢的缺点。5铸造工艺设计锰钢的特点是凝固收缩大，散热差。相应地，工艺设计中铸件收缩率为2.5%-2.7%，铸件生长时间越长，上限应越高。型砂和砂芯之间的退让一定要好。浇注系统打开了。多个分散的内部直浇道从铸件的薄壁引入，并且它们是扁平且宽的喇叭形，并且铸件附近的横截面积大于与横向直浇道相关联的横截面积，使得熔融金属可以快速且平稳地注射到模具中，并且可以防止整个模具中的温差过大。立管直径大于热点直径，靠近热点，高度为直径的2.5-3.0倍。需要使用热冒口甚至浇注冒口来制造足够的高温熔融金属，以弥补铸件在凝固收缩时的空缺。把直浇道和冒口放在高处(砂箱有5-8个。)的斜率也是正确的。浇注时，在低温下尽快浇注。一旦凝固，及时松开砂箱。聪明的设计师总是善于使用冷铁，包括内冷铁和外冷铁，既细化了初晶，消除了缩孔和气孔，又提高了工艺成品率。当然要考虑合适的剂量和规格。内冷铁要干净易熔，用量要少。外部冷却铁的三维尺寸与冷却物体的三维尺寸之间的函数关系为0.6-0.7倍。太小不行，太大导致铸件开裂。铸件应在模具中长时间放置，直到温度低于200℃后再开箱。6热处理热处理开裂是低温阶段升温过快造成的。因此，正确的操作是在350℃以下，升温速率在750℃，铸件处于塑性状态，可以迅速升温。当温度达到1050℃时，根据铸件厚度确定保温时间，然后提高到1100℃以上。留有余地，让炉子冷却下来后尽快入水。高温时升温太慢，保温时间太短，出料到进水时间间隔太长(不应>:0.5分钟)，都影响铸件质量。进水温度应为

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