高锰钢 (2)
高锰钢
高锰钢高锰钢(high manganese steel)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：(1)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(％)：C0．90～1．50Mn10.0～15．0Si0．30～1.0 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 σ 0.2340～470 MPa ζ15％～85％ψ15％～45％aKl96～294J／cm2 HBl80～225 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。
奥氏体组织的高锰钢受到冲击载荷时，金属表面发生塑性变形。
形变强化的结果，在变形层内有明显的加工硬化现象，表层硬度大幅度提高。
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。
高锰钢简介
锰锰最重要的用途就是制造合金----锰钢锰钢的脾气十分古怪而有趣：如果在钢中加入2.5—3.5％的锰，那么所制得的低锰钢简直脆得象玻璃一样，一敲就碎。
然而，如果加入13％以上的锰，制成高锰钢，那么就变得既坚硬又富有韧性。
高锰钢加热到淡橙色时，变得十分柔软，很易进行各种加工。
另外，它没有磁性，不会被磁铁所吸引。
现在，人们大量用锰钢制造钢磨、滚珠轴承、推土机与掘土机的铲斗等经常受磨的构件，以及铁锰锰轨、桥梁等。
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。
奥氏体组织的高锰钢受到冲击载荷时，金属表面发生塑性变形。
形变强化的结果，在变形层内有明显的加工硬化现象，表层硬度大幅度提高。
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。
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14()()℃)，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。
高锰钢按照国家标准分为5个牌号，主要区别是碳的含量，其范围是0.75％－1.45％。
高锰钢 中锰钢
高锰钢中锰钢高锰钢中锰钢合理设计了中锰奥氏体基耐磨钢的成分，并选择合适的水韧处理工艺来获得一种介稳的单相奥氏体组织，在此组织基础上进行不同的等温热处理工艺，获得一定量的马氏体，以提高基体的初始硬度，又不恶化其冲击韧度。
再通过与高锰钢(Mn13)在同等工况条件下进行耐磨性模拟对比试验，来选择适合中锰钢在中、低冲击磨料磨损条件下使用的热处理工艺和组织。
同时对试样进行了金相组织观察及力学性能测试。
关键词：中锰钢；热处理；耐磨性耐磨奥氏体锰钢最早于1882年由英国冶金学家Hadfield发明，其基本成分为：11%～14%Mn，1.0%～1.4%C。
这种高锰钢在水淬后具有高韧性、高冷作硬化能力，在高冲击载荷下使用，耐磨性好。
但它同时也存在一些缺点，主要是屈服强度较低和在较小载荷下使用加工硬化能力不足等。
为解决这些不足，主要采取两种办法：一是加入某些合金元素，在奥氏体基体上形成细小弥散分布的第二相粒子，来提高钢的屈服强度；二是降低奥氏体的稳定性，在磨粒作用下诱发马氏体相变，提高加工硬化效应，提高耐磨性。
介稳奥氏体中锰钢正是通过降低含C、Mn量来降低奥氏体的稳定性，并通过添加少量的合金元素铬来提高钢的屈服强度。
这种介稳的奥氏体无论是温度变化或塑性变形都有可能诱发马氏体相变。
1 试验原理与方法高锰钢中锰钢1.1 化学成分的设计依据由图1[1]可看出，一定的锰、碳配比可使合金经水韧处理后在室温处于单相奥氏体组织，如Mn含量在8%～10%、C含量在0.5%～0.8%时，合金在室温下处于γ相区，但同时由于它靠近γ＋α相区，这种奥氏体的稳定性低，易于诱发马氏体相变。
我们以Ms点在-20～-30℃，Md≥Ms＋(50～100℃)，即在室温附近为出发点，进行碳、锰等成分的设计，同时添加少量的合金元素铬，来提高中锰钢的屈服强度。
图1 Fe-Mn-C相图(20℃)(950～1100℃，水淬)1.2 化学成分中锰钢的设计成分如表1所示。
浅谈高锰钢的应用及新发展
浅谈高锰钢的应用及新发展英国人哈特菲尔德（Hadfield）于1878年开始进行锰钢的研究。
4年后，他第一次获得奥氏体组织的高锰钢。
Hadfield于1883获得了高锰钢专利。
笔者现就对高锰钢的发展及种类做一简要介绍。
高锰钢依其用途，可分为以下几类。
一、耐磨钢这类钢的化学成分为：ω(C)=0.90～1.50%、ω(Mn)=10.0～15.0%、ω(Si)=0.30～1.05%、ω(S) ≤0.05%、ω(P)≤0.05%。
为了某种特定的目的，还可加入Cr、Ni、Mo、V、Ti等元素。
高锰钢具有很高的强度和冲击韧性。
高锰钢的使用组织为奥氏体，在工件经受强烈冲击或高压力的条件下，其表面发生塑性变形，奥氏体产生加工硬化，外加的驱动力促使奥氏体向马氏体转变，使硬度可以从HB170~225提高到HB500~800，而心部依旧保持原有的硬度和良好的韧性。
由于高锰钢的这一卓越性能，因而广泛用于制作挖掘机的铲齿、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。
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。
高锰钢的铸态组织为奥氏体、碳化物和珠光体所组成，有时还含有少量的磷共晶。
由于碳化物沿晶界析出降低钢的强度和韧性。
因此，铸造零件必须进行热处理，使高锰钢获得完全奥氏体组织。
方法是将铸件加热至1000~1100℃，保温一段时间，使碳化物完全溶解于奥氏体中，然后迅速水冷淬火，使高温奥氏体固定到室温。
这一热处理过程称为“水韧处理”。
二、介稳奥氏体中锰钢如果没有外加压力或冲击力，或压力和冲击力较小，不会产生充分的加工硬化现象，工件的耐磨性就大为降低。
对于厚大断面工件，心部常常出现碳化物，而降低其使用性能。
寒冷条件下使用高锰钢时常出现脆断现象，而在湿磨条件下又面临腐蚀磨损问题。
这些实际应用过程中经常出现的问题，又促使人们在高锰钢的基础上寻求新的解决方法。
后来，人们研制了中锰奥氏体钢，开辟了一条发挥奥氏体锰钢潜力的新途径。
高锰钢的性能及特点
高锰钢是一种由高锰（含碳量低，硅和锰质量比为10∶1的铁素体）
作为组元的低合金冷作结构钢，具有优良硬度、耐蚀性、耐磨性、耐
热性和低价格等优点。
由于其具有出色的抗腐蚀性，高锰钢通常用于接触腐蚀性物质环境中。
在氯离子/硝酸介质中，其耐腐蚀性比传统钢材更出色，能确保使用寿
命更长，比普通钢耐磨性也更强。
它还具有良好的低温冲击性能，并
不易受到结晶质变的影响。
此外，高锰钢具有优异的气体和液体的透气性，可以有效的促进物料
的气液循环，在提高产量的同时缩短物料的反应时间，从而提升整个
生产过程的运行效率。
由于高锰钢厚度薄，耐热性和抗拉强度高，它常用于制造薄壁零件、
冷滚压件、冶金涂层件、关键机械零件，以及用于空调、冰箱和其他
大型器具的外壳及支架等。
此外，高锰钢的价格也极具竞争力，它居衡中碳钢价格之上，但低于
奥氏体不锈钢，因此，使用高锰钢也可以降低总的生产成本。
总之，高锰钢的耐腐蚀性强、耐穿刺性好、耐热，抗拉强度高且价格低，这些优点使其在许多行业中大受欢迎。
我国高锰钢的型号
我国高锰钢的型号摘要：一、引言二、高锰钢的种类与特点1.65锰2.锰18铬23.锰134.锰165.锰13铬26.碳含量与冲击性能的关系三、高锰钢的应用领域四、如何选择适合的高锰钢型号五、结论正文：我国高锰钢的型号丰富多样，根据家标准5牌号，主要区别在于碳含量。
高锰钢的碳含量在0.75%至1.45%之间，受到冲击时，碳含量较低，锰含量在11.0%至14.0%之间。
以下是对一些常见高锰钢型号的简要介绍：1.65锰：这是一种高锰钢，其碳含量约为0.65%，广泛应用于建筑、矿山、冶金等领域。
65锰钢具有较高的韧性和耐磨性，适用于制造磨损件和冲击件。
2.锰18铬2：这种高锰钢的碳含量约为1.8%，铬含量为2%。
它具有较高的硬度和耐磨性，适用于制造耐磨零件和磨损环境下的零件。
3.锰13：这是一种低合金高锰钢，碳含量约为1.3%。
锰13钢具有较好的韧性和耐磨性，适用于制造工程机械、建筑机械等领域的零件。
4.锰16：这是一种中锰高锰钢，碳含量约为1.6%。
锰16钢具有较高的韧性和耐磨性，适用于制造受冲击的零件和磨损环境下的零件。
5.锰13铬2：这是一种高锰钢，其碳含量约为1.3%，铬含量为2%。
它具有较高的硬度和耐磨性，适用于制造耐磨和受冲击的零件。
在选择高锰钢型号时，应根据零件的受力条件、磨损环境和工作温度等因素进行综合考虑。
对于受冲击较大的零件，应选择碳含量较低的高锰钢，以提高其韧性和抗冲击性能。
而在磨损环境下，应选择具有较高耐磨性的高锰钢，如锰18铬2等。
总之，我国高锰钢型号繁多，具有不同的性能和应用领域。
选择适合的高锰钢型号，可以充分发挥钢的性能优势，提高零件的使用寿命和可靠性。
我国高锰钢的型号
我国高锰钢的型号
（原创实用版）
目录
1.我国高锰钢的概述
2.高锰钢的型号分类
3.常见高锰钢型号及其特点
正文
【我国高锰钢的概述】
高锰钢，全称高锰低碳钢，是一种以锰为主要合金元素的钢材。
在我国，高锰钢主要应用于矿山、工程机械、铁道车辆等领域，因其具有较高的耐磨性和抗冲击性而备受欢迎。
【高锰钢的型号分类】
在我国，高锰钢的型号主要分为以下几种：
1.Mn13：这是最常见的高锰钢型号，其锰含量在 13% 左右，具有较好的耐磨性和抗冲击性。
2.Mn16：这种型号的高锰钢锰含量更高，达到了 16%，因此其耐磨性更优，适用于磨损更为严重的环境。
3.Mn18：这是高锰钢中的高端产品，其锰含量高达 18%，具有极高的耐磨性和抗冲击性，常用于制造冲击负荷大的部件。
【常见高锰钢型号及其特点】
1.Mn13：这种型号的高锰钢具有良好的耐磨性和抗冲击性，广泛应用于矿山、工程机械等领域。
同时，Mn13 型号的高锰钢还具有良好的焊接性能和冷弯性能，便于加工和使用。
2.Mn16：由于其高锰含量，Mn16 型号的高锰钢具有更优的耐磨性，
常用于磨损严重的环境，如冲击负荷大的矿山设备、铁道车辆等。
3.Mn18：作为高锰钢中的高端产品，Mn18 型号的高锰钢具有极高的耐磨性和抗冲击性，常用于制造冲击负荷大的部件，如破碎机、磨机等。
同时，Mn18 型号的高锰钢也具有良好的耐腐蚀性和高温性能。
高锰钢的发明
高锰钢是一种特殊的钢材，其发明可以追溯到20世纪初。
以下是高锰钢的发明背景和相关信息：
高锰钢最早由英国冶金学家罗伯特·哈德菲尔德（Robert Hadfield）于1882年发现和研究。
他在对锰的研究中发现，当将锰与铁相混合时，可以产生一种特殊的钢材，具有出色的耐磨性和抗冲击性能。
高锰钢的主要成分是铁和锰。
一般情况下，高锰钢中的锰含量可以达到12-14%，远高于传统钢材中的锰含量。
这种高锰含量赋予了高锰钢出色的硬度、耐磨性和抗冲击性能。
高锰钢具有许多优点，使其在一些特定领域得到广泛应用。
其中包括以下几个方面：
1. 耐磨性：高锰钢具有出色的耐磨性能，可以在恶劣的工作环境下长时间使用，如矿山、建筑工地等。
2. 抗冲击性：高锰钢具有良好的抗冲击性能，可以有效地抵御冲击和挤压力，减少变形和破裂的风险。
3. 高温强度：高锰钢在高温下仍然保持良好的强度和硬度，因此在一些高温工作环境中具有较好的应用前景。
4. 抗腐蚀性：高锰钢具有较好的抗腐蚀性能，尤其对酸性介质和海水的腐蚀具有较强的抵抗能力。
高锰钢的发明对于提升材料工程领域的发展和应用具有重要意义。
它在矿山、建筑、冶金等行业中得到广泛应用，为解决耐磨、抗冲击等问题提供了有效的解决方案。
高锰钢材料参数
高锰钢材料参数介绍高锰钢是一种含锰量较高的特殊钢材，具有优异的耐磨性和耐蚀性，在一些特殊工程中得到广泛应用。
本文将详细探讨高锰钢材料的参数，包括化学成分、力学性能和物理性能等方面的内容。
化学成分高锰钢的化学成分对其性能起着重要影响。
以下是常见的高锰钢的化学成分：1.碳（C）：高锰钢中的碳含量通常在0.8%至1.2%之间，具有较高的碳含量可以提高其硬度和耐磨性。
2.锰（Mn）：高锰钢中的锰含量通常在11%至14%之间，锰是高锰钢的主要合金元素，可以提高钢材的硬度和耐磨性。
3.硅（Si）：硅的含量通常较低，约为0.4%左右，可提高高锰钢的强度和硬度。
4.磷（P）和硫（S）：高锰钢中的磷和硫含量较低，通常都在0.05%以下，可以改善钢材的加工性能和韧性。
力学性能高锰钢的力学性能是衡量其优劣的重要指标，下面将从硬度、抗拉强度、屈服强度和延伸率等方面进行讨论：硬度高锰钢的硬度通常较高，硬度值可以通过洛氏硬度试验来测定。
一般来说，高锰钢的硬度在200HB至600HB之间，具有出色的耐磨性。
抗拉强度高锰钢的抗拉强度较高，通常在600MPa至900MPa之间。
抗拉强度越高，说明高锰钢的强度越大，在应对强大的冲击载荷时具有较好的抗变形和抗破坏能力。
屈服强度高锰钢的屈服强度一般在400MPa至800MPa之间。
屈服强度是指高锰钢在受力后开始出现塑性变形的应力值，具有较高的屈服强度意味着高锰钢具有较好的塑性能力。
延伸率高锰钢的延伸率较低，一般在5%至15%之间。
延伸率表示高锰钢在断裂前能够延展的程度，延伸率越高，高锰钢的可塑性和韧性越好。
物理性能除了力学性能外，高锰钢的物理性能也是需要考虑的因素。
以下是常见的高锰钢的物理性能参数：1.密度：高锰钢的密度通常在7.85g/cm³至7.92g/cm³之间，密度较大，相对重量也较大。
2.热膨胀系数：高锰钢的线膨胀系数通常在11µm/m·K至14µm/m·K之间，热膨胀系数越小，高锰钢的热稳定性越好。
关于高锰钢性能的研究
Ａｇａｉｎｓｔ ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｐａｎｙ １１１ｉｌｌ ｌｉｎｅｒ ｓｈｏｒｔ ｃｙｃｌｅ，ｏｆｔｅｎ ｂｒｏｋｅｎ， ｓｕｃｈ ａｓ ｐｉｐｅ ｃａｓｔｉｎｇ ｐｒｏｂｌｅｍｓ．Ｉ ｕｓｅｄ ｔｏ Ｍｉｎｎｉｅ ｒｅ－ｈｉｇｈ ｍａｎｇａｎｅｓｅ ｓｔｅｅｌ
高锰钢适宜的工况是加工硬化值大于ＨＲＣ５４的高应力（或高冲击 功）下的磨料磨损。在加工硬化值小于ＨＲｃ４５、高锰钢没有其他优化措 施的情况下应选低合金钢作为易磨损件。
针对我公司磨机衬板使用周期短，经常出现断裂、缩孔等铸造问题， 用铌对高锰钢进行再合金化，可以提高其耐磨性，在熔炼后采用吹氮气 的办法，细化组织、改善铸造质量。
ｅ马氏体出现“…。冲击载荷作用小时。其加工硬化速度快，可迅速形 成高硬度的稳定的硬化层，抗冲击磨料磨损的能力大幅度提高。美国 Ｃｌｉｍａｘ公司研制的奥氏体中锰钢，开辟了一条发挥奥氏体锰钢潜力的 新途径。
２
（Ｃ）既提高Ｍｎ含量，又提高ｃ的含量 超高锰钢是在普通高锰钢成分的基础上通过提高碳锰含量发展而 来的。它既具有高的加工硬化速率，又保持了高韧性的奥氏体组织，在
ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄ ｐｈａｓｅ，ｔｏ ｐｒｅｖｅｎｔ ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ ｍｏｖｅｍｅｎｔ，ｔｈｅｒｅｂｙ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ ｔｈｅ ｍａｔｒｉｘ．
Ａｕｓｔｅｎｉｔｉｅ ａｎｄ ｉｔ ｄｉｆｆｕｓｅｓ ｔｈｅ ｇｌｏｂｕｌａｒ ｃａｒｂｉｄｅ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ， ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｇｒａｉｎ ｂｏｕｎｄａｒｉｅｓ，ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｓｈｏｅ ｏｆ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ ａｎｄ
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高锰钢用途
高锰钢用途
高锰钢是一种具有高硬度、高耐磨性和高韧性的特种钢材。
由于其优异的性能，高锰钢在工业领域被广泛应用。
1. 制造耐磨零件
高锰钢具有极高的硬度和耐磨性，可以用于制造各种耐磨零件。
例如，高锰钢可以用于制造矿山机械、水泥机械、港口机械、冶金设备等重型机械的耐磨零件，如破碎机齿板、球磨机衬板、磨损板、搅拌机叶片等。
此外，高锰钢还可以用于制造钢铁、煤炭、电力等行业的耐磨零件，如轴承、轮毂、齿轮等。
2. 制造切削工具
高锰钢具有高硬度和高韧性，可以用于制造高速切削工具。
例如，高锰钢可以用于制造钻头、铣刀、刨刀、滚花刀、切削刀等，广泛应用于机械加工行业。
3. 制造防弹材料
高锰钢的硬度和韧性可以抵抗高速撞击，因此可以用于制造防弹材料。
例如，高锰钢可以用于制造防弹板、防弹衣等，广泛应用于军事和安全领域。
4. 制造化工设备
高锰钢具有优异的耐蚀性和耐高温性，可以用于制造化工设备。
例如，高锰钢可以用于制造反应釜、蒸馏塔、换热器等，在石油化工、
化学工程等领域得到广泛应用。
5. 制造船舶和海洋工程设备
高锰钢具有极高的耐磨性和耐蚀性，可以用于制造船舶和海洋工程设备。
例如，高锰钢可以用于制造船舶的螺旋桨、舵轮、锚链等，也可以用于制造海上石油钻井平台、海洋风电设备等。
高锰钢是一种非常优秀的特种钢材，具有广泛的用途。
随着科技的不断进步，高锰钢在各个领域的应用将会越来越广泛。
高锰钢的性能及特点
高锰钢的性能及特点高锰钢是一种特殊的钢材，它具有极高的耐磨性、耐蚀性和强度，在很多领域得到广泛的应用。
下面将详细介绍高锰钢的性能和特点。
一、高锰钢的耐磨性高锰钢由于含有大量的锰元素，因此具有很高的硬度和耐磨性。
一般情况下，高锰钢具有极高的耐磨性能，甚至可以达到一般工具钢的几倍。
这种耐磨性能是由高锰钢中固溶态的Mn元素所提供的，Mn元素在钢中能够形成硬质的MnC化合物，使得高锰钢成为了一种优秀的耐磨材料。
二、高锰钢的耐蚀性高锰钢的另一个突出特点就是其优异的耐蚀性。
在强酸、强碱和高温等恶劣环境下，高锰钢能够维持其原有的性能，具有极好的耐蚀性。
这种耐蚀性能主要是由锰元素和铬元素在钢中的作用所提供的。
锰元素能够形成高硬度的MnO和MnS化合物，强化钢材表面的膜层，从而抵御外界腐蚀作用的侵害；而铬元素则能够形成一层致密的氧化铬保护层，使得钢材表面不会受到锈蚀等侵害。
三、高锰钢的强度高锰钢具有较强的抗拉强度和硬度。
一般情况下，高锰钢的抗拉强度可以达到1200MPa以上，硬度可以达到55-60HRC。
这种优秀的强度性能主要是由高锰钢中的锰元素和碳元素所提供的。
锰元素提高了钢材的硬度和强度，碳元素则使高锰钢具有良好的耐磨性能，同时增加了高锰钢的强韧性，使其在高强度状态下依然具有较好的韧性和耐冲击性。
四、高锰钢的可焊接性高锰钢的可焊接性较差，因为锰元素会与焊接热源中的氧气和氮气反应，使得焊缝处容易出现热裂纹和气孔等缺陷。
因此，在焊接高锰钢时需要进行特殊的焊接工艺，在焊缝的前和后都需要进行预热处理和后续退火处理等。
同时，还需要选择合适的填充材料和焊接方法，如采用熔覆焊或搅拌摩擦焊等高新技术焊接方法，从而克服高锰钢焊接的难题。
五、高锰钢的应用高锰钢具有优异的性能和特点，因此被广泛应用于冶金、矿山、水利、公路、港口、建筑等领域。
例如，高锰钢可以用于制造破碎机的破碎齿板、混凝土搅拌机的搅拌臂、水泥厂窑架的耐火钢垫板、挖掘机的各种零部件等。
高锰钢的物理性能
高锰钢的物理性能高锰钢的物理性能a．密度。
在15℃时的密度为7．870～7．98059／m3，液态时密度为7．05009／m3。
b．热导率、线膨胀系数及比热容。
高锰钢的热导率低，而线膨胀系数大，见表3．96，这是高锰钢的一大特点。
在铸件设计和制造工艺上应加以考虑，否则在铸造和焊接过程中容易出现裂纹。
C．磁导率。
水韧处理后的高锰钢的组织是单相奥氏体，无磁性，磁导率为l．003～1．03H／m；高锰钢热处理中表层脱碳，磁导率为1．3H／m。
⑥铸造性能高锰钢的流动性较好；凝固收缩较大，易形成缩孔；高锰钢因含碳量高、导热性较低以及结晶生长速度较快，易产生粗大的柱状晶组织。
锰钢因线膨胀系数大、导热性较低、热应力和收缩应力较大，加之铸态强度和塑性较低，其热裂、冷裂及变形倾向较碳钢大。
由于高锰钢液易生成Mn0，从而易于和型砂中的siOz发生化学反应而导致铸件表面粘砂，为此应在铸型和型芯上采用碱性或中性涂料，目前多采用以镁砂粉为骨料的涂料。
⑦高锰钢的机加工性能高锰钢有强烈的加工硬化能力，给切削加工带来很大的困难，应尽量铸造成形，避免加工。
必须机加工的锰钢件，常采用以下措施：a．用陶瓷刀具切削加工；b．用磨削加工；C．在铸件需加工部位(如销孑L、加工螺纹)预埋不易淬硬的软钢。
(2)耐磨中锰钢叫M。
一5％～9％、叫c一1．05％～l．40％的耐磨中锰钢经水韧处理后的组织为奥氏体基体，但有较多的碳化物。
加入钼可抑制铸态组织中碳化物的析出。
与Mnl3钢相比，中锰钢的含锰量降低、奥氏体稳定性下降，使这类钢在非强烈冲击工况下的耐磨性高于标准型Mnl3高锰钢。
常见的含钼中锰钢的化学成分见表3．78、表3．81、表3．97。
表3．97中各种锰钢的力学性能分别见图3．¨8～图3．121。
从图可见，在较厚断面的试验条件下，含钼中锰钢的抗拉强度、屈服强度与标准Mnl3钢相当甚至略好，但伸长率和冲击韧度较低。
因此从断裂方面考虑，中锰钢适用于冲击不太大的磨损工况。
高锰钢现状研究
建立国际合作与交流平台
与国际知名学者和团队建立合 作关系，共同培养高锰钢领域 的国际化人才。
完善人才激励机制
设立奖励制度，对在高锰钢领 域取得突出成果的学者和团队 进行表彰和激励，激发研究人 才的创新热情和积极性。
THANKS
感谢观看
工艺，提高材料的屈服强度和冲击韧性是当前的研究热点之一。
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耐腐蚀性能
高锰钢的耐腐蚀性能仍有待提高。研究表面处理技术、开发新型涂层材 料以及优化热处理工艺，以增强高锰钢的耐腐蚀性能是当前的研究趋势 之一。
轻量化
随着汽车和其他工业领域对节能和环保需求的提高，高锰钢在轻量化方 面的应用越来越受到关注。研究高强度高锰钢的加工工艺和优化设计方 案，以实现部件的轻量化是当前的研究热点之一。
高锰钢应用领域
高锰钢广泛应用于矿山机械领域，如 挖掘机、装载机和运输机的耐磨衬板 、输送带和筛网等。
铁路运输领域也大量使用高锰钢，如 铁轨、道岔和车辆耐磨板等。
在建筑机械领域，高锰钢用于制造冲 击载荷较大的建筑工具和结构件，如 打桩机、破碎机和挖掘机等。
汽车制造领域中，高锰钢用于制造汽 车底盘、发动机零件和工具等。
汽车、能源、建筑等 行业的快速发展也将 推动高锰钢市场的扩 大。
高锰钢技术挑战与对策
挑战一
高锰钢在加工过程中存在开裂、变形等问题 ，需要加强生产工艺控制和技术研发。
挑战二
高锰钢在热处理过程中温度控制要求严格，需 要采用先进的加热和冷却技术。
挑战三
高锰钢在应用过程中存在耐磨性不足的问题，需 要加强表面处理和涂层技术的研究与应用。
03
高锰钢制备工艺
熔炼与铸造
熔炼
高锰钢的熔炼通常使用电炉或感应炉 ，熔点较高，需要使用高温炉进行熔 炼。同时，为了获得良好的机械性能 ，需要控制好合金元素的含量。
高锰钢铸件生产工艺汇编 (2)
1、铸型工艺（自硬砂）传统工艺1）砂工艺高锰钢液呈碱性，用石英砂生产易粘砂，要采取相应措施解决。
(1)水玻璃石英砂：石英砂：40/70目l00％；水玻璃5％-7％；膨润土4％-5％；碳酸钠0.2％-0.4％。
(2)柴油：2.0％（提高砂的流动性，防止粘砂）。
采用二氧化碳或液化气烘干硬化；刷镁砂粉快干涂料，防止高锰钢粘砂。
(3)镁橄榄石砂：镁橄榄石耐火度1910℃，莫氏硬度6-7级，膨胀系数比石英砂小，且均匀膨胀，无相变，不含游离SiO2，不与Fe、Mn的氧化物反应，有较强的抗金属氧化物的侵蚀能力，是高锰钢理想的面砂。
(4)石灰石砂：石灰石砂1970年问世，也叫70砂，优点是馈散性好，落砂清理容易，铸件表面光洁，消除职业性矽肺病；缺点是发气量大，型砂强度低。
因此要求造型和制芯作到“硬、光、通、净”四原则，即：①砂型、芯应紧实，用A型表面硬度计测定，硬度值大于50：②造型时要修光刮平，使边角情晰；③多开出气道，并要贯穿畅通；④铸型要硬化良好，如有松、掉砂必须报废；⑤铸型浇注合箱前，型腔要光洁干净。
(5)对于中小型壁厚小于40mm的薄壁件，也可采用粘土砂。
(6)有的中小型工厂仅采用2％～3％的水玻璃砂，用二氧化碳气硬化，背砂用4号河砂，生产200公斤以下的破碎机颚板，也不粘砂。
1）涂料的配制(1)快干涂料：先将松香溶于无水酒精中，形成松香酒精溶液，再将镁砂粉陶土混入，建议用200～320目细镁砂粉。
(2)水基镁砂涂料：将镁砂粉、陶土按比例配好，在混砂机中干混10分钟，加水柏油混4小时20分钟，再分批加入清水混碾1小时30分钟，碾成膏状，装入铁桶内加少量清水复盖，如室温超过24度，涂料超过24小时，易发生水化，将重新回混碾3小时。
2、高锰钢铸件（传统铸造）浇注系统的设计（1）高锰钢线收缩率：小件2.4％～3.2％，大件2.0％～2.5％。
在砂型铸造条件下一般铸造线收缩率(缩尺)选择2.5％～2.7％，不同铸件不同部位不同方向线收缩率不同。
我国高锰钢的型号
我国高锰钢的型号
摘要：
1.高锰钢的简介
2.高锰钢的型号分类
3.不同型号高锰钢的特点和应用领域
正文：
高锰钢是一种常用的耐磨钢，其主要成分是铁、锰和碳。
在我国，高锰钢的型号众多，根据其化学成分和性能特点，大致可分为以下几类：
1.普通高锰钢：这类高锰钢的锰含量较低，一般在5%~10%之间，主要用于制造各种耐磨零件，如挖掘机斗齿、破碎机锤头等。
2.高锰钢Mn13：Mn13高锰钢的锰含量较高，一般在13%左右，具有较好的耐磨性和韧性。
它广泛应用于矿山、冶金、建材、电力等领域，制造各种磨损环境下的耐磨零件。
3.高锰钢Mn16：Mn16高锰钢的锰含量进一步提高，一般在16%左右，具有更高的耐磨性和耐冲击性。
它主要用于制造冲击磨损环境下的耐磨零件，如磨煤机磨辊、卸料器等。
4.高锰钢Mn20：Mn20高锰钢的锰含量达到20%，具有优良的耐磨性能和抗拉强度。
它主要用于制造高磨损、高强度要求的零件，如矿石破碎机、钢厂炼钢设备等。
5.高锰钢Mn25：Mn25高锰钢的锰含量进一步提高，一般在25%左右，具有极高的耐磨性和抗拉强度。
它主要用于制造极端磨损环境下的耐磨零件，
如磨矿机、石料破碎机等。
综上所述，我国高锰钢的型号丰富多样，能满足不同磨损环境和应用领域的需求。
高锰钢定义分类性能及特点
一、什么是高锰钢？我国与美、日、俄等国的典型高锰钢技术标准比照如何，用吸铁石能鉴别高锰钢吗？标准的高锰钢（Mn13）又叫哈德菲尔德钢，是英国人Hadfield于1882年发明的。
我国关于高锰钢的标准可查国家标准（GB/T5080-1998），与国外主要发达国家的比照如下：用吸铁石鉴别高锰钢是利用高锰钢无磁性的特点，但现实中有很多材料如部分不锈钢、耐热钢也无磁性，中锰钢、超高锰钢均无磁性，所以用此法鉴别是不可靠的。
比较简单的鉴别方法是技术人员或现场经验丰富的老师傅用火化兼备法，当然最根本的办法还是请专业部门化验分析，以免错判。
注：各国高锰钢都不是一个牌号，而是一个系列的统称。
二、高锰钢具有什么样的特性？它的抗磨机理是什么？为何至今仍有巨大的生命力？高锰钢在抵抗磨损的同时，由于其极强的韧性，因而抵抗剧烈冲击负荷，其安全性、可靠性是其他材料无法相比的。
高锰钢在承受剧烈冲击或接触应力下，其表面会迅速硬化，而芯部仍保持极强的韧性，这种外硬内韧既抗磨损又抗冲击的特点是极其有利的。
且表面受冲击越重，表面硬化就越充分，耐磨性就越好。
表面被磨损后，次表面又被硬化，因而这一性能优势便被广泛应用于矿山、冶金、军工、建材、铁路、电力等重要环境。
100多年来至今没有有效的替代材料。
随着现代技术的进展，高锰钢的相关潜力不断被发掘，目前已被应用于如“磁悬浮列车”、“凿岩机器人”、“新型主战坦克”等领域。
随着“原位增强”等一系列新技术的成功应用，高锰钢将表现出更优越的抗冲击抗磨损特性，其材料综合性价比的优势将更为突出，故耐磨材料界美其名曰“不朽的耐磨材料”。
三、高锰钢的特点和局限性是什么，错误的选材将会给生产带来什么样的不利影响？由于高锰钢自身硬度很低（HB170-230），在未硬化时耐磨性是极其有限的，其在剧烈冲击下表面迅速硬化而呈现出优良的抗磨性，但如果高锰钢件表面所承受冲击力不足（如小磨机衬板、小破碎机锤头等），则表面不能充分硬化（充分硬化后表面硬度可达HB550以上，反之则在HB350以下）则耐磨性无从发挥，而呈现出不耐磨的状况。
高锰钢的性能特点及强化原理
《材料冶金学》专题之一高锰钢的性能特点及强化原理1概述自Hadfield 1882年发明高锰钢以来，至今已有100多年的历史。
高锰钢一般是指含碳量为0 9%～1 3%,含锰量为11 0%～14 0%的铸钢,即ＺＧＭｎ13。
此材料在1000～1100℃之间为单一奥氏体组织,为保持此组织,需高温淬火,即在1100～1050℃间的温度内立即水淬至常温。
经过处理后的材料具备很好的韧性,受冲击载荷时发生表面硬化,其具有很高的耐磨性,故称之为耐磨钢。
因此高锰钢被广泛应用于机械制造、冶金、矿山、建材、电力和铁路等部门所使用的金属耐磨体，如挖掘机斗齿、球磨机衬板、破碎壁、轧臼壁、拖拉机履带板、风扇磨冲击板、破碎机颚板、铁道路岔等。
但由于此材料加工硬化快,不易切削加工,一般只限于铸造。
2高锰钢的性能特点2.1高锰钢的机械性能高锰钢的铸态组织是由奥氏体、碳化物、珠光体和通常存在的少量磷共晶等所组成。
碳化物数量多时会在晶界上以网状出现，钢的性能很脆。
这种低塑性、低韧性的钢在铸态下是无法使用的。
但通过固溶处理（即水韧处理）后，在强冲击工况下它变成一种高强度、高塑性、韧性好、特别耐磨的材料。
其性能对比如表1：σb (Mpa)σ0.2(Mpa)δ(%)αKJ/cm2HB铸态性能343.23―392.27 294.20―490.330.5―59.80―29.42200―300水韧处理性能617.82―1274.86343.23―470.7215―85196.13―294.20180―225表1：高锰钢在铸态下和水韧处理后性能对比以上是高锰钢在常温下的各种机械性能，但具有奥氏体组织的高锰钢在加热时会发生组织转变，性能会发生很大的变化。
当温度超过125℃时，在奥氏体中开始有碳化物析出。
随着温度的提高析出量增加，钢的性能变脆，塑、韧性下降。
图1是高锰钢经1050℃水韧处理后加热温度和延伸率的关系；图2是化学成分为 C1.12%, Mn13.56%, Si0.63%, S0.012%,P0.092%, Ti0.06%的高锰钢，经水韧处理后加热到不同温度，保温5小时水冷后测得的冲击韧性。
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高锰钢(high manganese steel)是指含锰量在10％以上的合金钢
一、高锰钢分类及简介
1、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：
2、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(％)： Co:90～1．50Mn:10.0～15．0 Si:0．30～1.0 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 σ0.2340～470MPaδ15％～85％ψ15％～45％ aKl96～294J／cm2 HBl80～225
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。
奥氏体组织的高锰钢受到冲击载荷时，金属表面发生塑性变形。
形变强化的结果，在变形层内有明显的加工硬化现象，表层硬度大幅度提高。
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。
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
度位错和缠结。
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14()()℃)，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。
3、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)。
二、高锰钢的物理性能
1．密度。
在15℃时的密度为7．870～7．98059／m3，液态时密度为7．05009／m3。
2．热导率、线膨胀系数及比热容。
高锰钢的热导率低，而线膨胀系数大，这是高锰钢的一大特点。
在铸件设计和制造工艺上应加以考虑，否则在铸造和焊接过程中容易出现裂纹。
3．磁导率。
水韧处理后的高锰钢的组织是单相奥氏体，无磁性，磁导率为l．003～1．03H ／m；高锰钢热处理中表层脱碳，磁导率为1．3H／m。
4.铸造性能高锰钢的流动性较好；凝固收缩较大，易形成缩孔；高锰钢因含碳量高、导热性较低以及结晶生长速度较快，易产生粗大的柱状晶组织。
锰钢因线膨胀系数大、导热性较低、热应力和收缩应力较大，加之铸态强度和塑性较低，其热裂、冷裂及变形倾向较碳钢大。
由于高锰钢液易生成Mn0，从而易于和型砂中的二氧化硅发生化学反应而导致铸件表面粘砂，为此应在铸型和型芯上采用碱性或中性涂料，目前多采用以镁砂粉为骨料的涂料。
5.高锰钢的机加工性能
高锰钢有强烈的加工硬化能力，给切削加工带来很大的困难，应尽量铸造成形，避免加工。
必须机加工的锰钢件，常采用以下措施：
a．用陶瓷刀具切削加工；
b．用磨削加工；
C．在铸件需加工部位(如加工螺纹)预埋不易淬硬的软钢。
三、化学成分
高锰钢按照国家标准分为5个牌号，主要区别是碳的含量，其范围是0.75％－1.45％。
受冲击大，碳含量低。
锰含量在11.0％－14.0％之间，一般不应低于13％。
超高锰钢尚无国标，但锰含量应大于18％。
硅含量的高低，对冲击韧度影响较大，故
应取下限，以不大于0.5％为宜。
低磷低硫是最基本的要求，由于高的锰含量自然起到脱硫作用，故降P是最要紧的，需使磷低于 0.07％。
铬是提高抗磨性的，一般在2.0％左右。
四、热处理
热处理开裂，是低温阶段升温过快所致。
故正确的操作是350℃以下，升温速度<80℃/h，750℃以下，<100℃/h，且有不同时期的保温。
至>750℃时，铸件内呈塑性状态，可以快速升温了。
至1050℃时根据铸件的厚度确定保温时间，然后再升到1100℃以上。
给出炉降温留有余地然后尽快入水。
高温时升温太慢，保温时间太短，出炉后到入水时间间隔过长（不应>0.5min），这一切都影响铸件质量。
入水温度应<30℃，淬火后，水温<50℃，水量应不小于铸件重量的8倍。
冷水从池下部进入，温水从池顶面流出。
铸件在水池中要三个方向不停地一动。
五、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。