Vliv chemického složení na mikrostrukturu a vlastnosti oceli s vysokým obsahem manganu.
Chemické složení oceli s vysokým obsahem manganu ovlivňuje její mikrostrukturu a mechanické vlastnosti, pokud se liší. V následujícím textu konkrétně uvedeme základní složení a vliv určitých legujících prvků na mikrostrukturu a vlastnosti oceli s vysokým obsahem manganu.
1. Vliv základního složení na mikrostrukturu a vlastnosti vysoce manganové oceli.
1.1 Uhlík
1.2 Mangan
1.3 Křemík
1.4 Síra
1,5 fosfor
1.1 Uhlík
Uhlík je jedním z hlavních prvků tvořících ocel s vysokým obsahem manganu. Uhlík může stabilizovat austenit ve slitině. Při rychlém ochlazení může uhlík udržet austenit jako jednofázovou strukturu při pokojové teplotě. Zvýšení obsahu uhlíku zvyšuje zpevňující účinek uhlíku v tuhém roztoku, čímž se zlepšuje tvrdost, pevnost a odolnost proti opotřebení oceli s vysokým obsahem manganu. Pokud se obsah uhlíku nadále zvyšuje, množství karbidů v odlévané struktuře oceli s vysokým obsahem manganu se zvýší a většina karbidů se může rozpustit na austenit. Avšak v důsledku rozdílu v molárním objemu mezi karbidy a austenitem budou v oceli s vysokým obsahem manganu ošetřené pevným roztokem velmi malé defekty dutin, což vede ke snížení hustoty a má určitý dopad na vlastnosti oceli s vysokým obsahem manganu. . Pokud dojde ke zpevnění vodou, zbývajících karbidů v austenitu oceli s vysokým obsahem manganu bude více a tyto karbidy se mohou distribuovat podél hranic zrn, což značně snižuje houževnatost oceli s vysokým obsahem manganu.
1.2 Mangan
Mangan je hlavní složkou oceli s vysokým obsahem manganu. Má významný vliv na rozšíření rozsahu fáze γ, stabilitu struktury austenitu a snížení bodu Ms. Mangan může udržet austenitickou strukturu oceli s vysokým obsahem manganu stabilní při pokojové teplotě. Kromě rozpuštění v austenitu existuje mangan také v karbidech typu (Mn, Fe)C. Pokud se obsah manganu zvýší, zlepší se pevnost a rázová houževnatost oceli s vysokým obsahem manganu, protože mangan má vliv na zvýšení mezikrystalové vazebné síly. Pokud je obsah manganu příliš vysoký, způsobí to snížení tepelné vodivosti oceli a výskyt transgranulární struktury, což vážně ovlivní mechanické a mechanické vlastnosti oceli s vysokým obsahem manganu atd. Pro získání ideálních mechanických vlastností, když obsah uhlíku je v rozmezí 0,9 % až 1,5 %, obsah manganu obvykle kontrolujeme v rozmezí 11 % až 14 %. Obsah manganu je většinou dán strukturou odlitku a pracovními podmínkami odlitku. U velkých profilů a složitých konstrukcí by měl být obsah manganu relativně vyšší, a pokud je odlitek používán pro intenzivní rázy, měl by být i obsah manganu vyšší.
1.3 Křemík
Křemík se obvykle používá jako deoxidační činidlo a má za následek zpevnění pevného roztoku a zvýšení meze kluzu. Uzavře však fázový rozsah γ a podporuje grafitizaci. Když obsah křemíku překročí 0,6 %, povede to k produkci hrubých zrn v oceli s vysokým obsahem manganu a sníží rozpustnost uhlíku v austenitu, což podporuje srážení karbidů na hranicích zrn. To nejen snižuje odolnost proti opotřebení a houževnatost oceli, ale také zvyšuje tendenci k tepelnému praskání. Proto obvykle kontrolujeme obsah křemíku v rozmezí 0,3 % až 0,6 %. V určitých speciálních případech, jako když je požadována dobrá tekutost roztavené oceli, bychom však měli zvýšit obsah křemíku, abychom zlepšili stav hranic zrn.
1.4 Síra
V oceli s vysokým obsahem manganu se v důsledku přítomnosti síry s manganem vytváří sulfid manganu a sulfid manganu se může dostat do strusky. Pokud je ve výrobě síra méně než 0,02 %, může plně splňovat standardní požadavky.
1,5 fosfor
Fosfor má velmi nízkou rozpustnost v austenitu a obvykle tvoří se železem a manganem eutektické fosfidy, které se vysrážejí na hranicích zrn. Fosfor a tvorba fosfidů snadno způsobují tepelné praskání odlitků, snižují mechanické vlastnosti odlitků a poškozují odolnost proti opotřebení. V těžkých případech může během práce dojít ke zlomeninám. Pokud se například na výrobu obkladové desky kuželového drtiče použije ocel s vysokým obsahem manganu s obsahem fosforu 0,12 %, její životnost je často jen poloviční ve srovnání s ocelí s vysokým obsahem manganu s obsahem fosforu 0,038 %. Fosfor navíc podporuje segregaci prvků manganu a uhlíku, takže obsah fosforu by měl být minimalizován. Obvykle kontrolujeme obsah fosforu v rozmezí ≤ 0,07 % až 0,09 % a u některých důležitých částí by měl být řízen v rámci P< 0,06 %.
2. Vliv legujících prvků na mikrostrukturu a vlastnosti oceli s vysokým obsahem manganu
2.1 Chrom
2.2 Molybden
2.1 Chrom
Chrom se v současnosti používá spíše v oceli s vysokým obsahem manganu. Po vytvrzení vodou se většina chrómu rozpustí v austenitu oceli s vysokým obsahem manganu, čímž se zlepší stabilita oceli s vysokým obsahem manganu a urychlí se srážení karbidů během chlazení. Po pevném rozpuštění může chrom zlepšit mez kluzu oceli, snížit prodloužení a rázovou houževnatost oceli. Pokud se během odlévání zvýší obsah chrómu, urychlí se také precipitace karbidů a obvykle na hranicích zrn nastane souvislá síťová distribuce. Při opětovném ohřevu se chrom poměrně obtížně rozpouští na austenit, proto není snadné získat jednofázový austenit. V tomto případě by se teplota ohřevu kalení vodou měla zvýšit o 30 °C až 50 °C na základě standardní oceli s vysokým obsahem manganu. Ocel s vysokým obsahem manganu s přídavkem chrómu má zlepšenou odolnost proti opotřebení, když čelí silnému nárazovému opotřebení, takže může být použita pro obložení stěn, hlavy kladiv, zuby korečků atd. Výrazně však nezlepšuje odolnost proti opotřebení, když čelíme nepevnému nárazovému abrazivu mít na sobě.
2.2 Molybden
Molybden je široce používán mezinárodně a postupně byl přijat v Číně. Molybden má silnou vazbu se železem a velikost a rychlost difúze atomů hliníku jsou malé. Když ztuhne v lité oceli s vysokým obsahem manganu s přidaným molybdenem, srážení karbidů se sníží a síťovitá distribuce na hranicích zrn se již neobjeví. Molybden může také zpomalit rychlost precipitace jehličkovitých karbidů v oceli a snížit jejich teplotu srážení. To vše je výhodné pro zlepšení plasticity a pevnosti oceli s vysokým obsahem manganu v litém stavu a může účinně kompenzovat nedostatky způsobené přidáním chrómu. Proto je velmi výhodné přidávat molybden do oceli s vysokým obsahem manganu s přídavkem chrómu.
Po zpevnění vodou se molybden rozpustí v austenitu, čímž se zpomalí rozklad austenitu, a může se také vysrážet precipitačním zpevněním, aby se podpořilo vysrážení dispergovaných karbidů v austenitu, čímž se zlepší odolnost oceli s vysokým obsahem manganu proti opotřebení.
Závěr
Nakonec představíme vliv několika dalších legujících prvků na mikrostrukturu a vlastnosti oceli s vysokým obsahem manganu. Prvním je vanad, který zjemňuje mikrostrukturu oceli s vysokým obsahem manganu, zlepšuje mez kluzu, původní tvrdost a odolnost oceli proti opotřebení. Druhým je titan, který dokáže eliminovat sloupcové krystaly v oceli s vysokým obsahem manganu a má dobrý vliv na zlepšení odolnosti proti opotřebení a mechanických vlastností oceli. A konečně, prvky vzácných zemin mají funkci čištění roztavené oceli, snížení množství a velikosti vměstků, zjemnění odlévané struktury, snížení sloupcových krystalů, zlepšení tekutosti roztavené oceli, snížení sklonu k praskání za studena a tepelnému praskání oceli, zlepšení kapacity kalení oceli a zlepšení výkonnosti procesu oceli s vysokým obsahem manganu.