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Análisis de la Influencia de la Composición Química del Acero Alto en Manganeso en su Microestructura y Rendimiento

Julio 29, 2023

La influencia de la composición química en la microestructura y el rendimiento del acero con alto contenido de manganeso.


La composición química del acero con alto contenido de manganeso afecta su microestructura y propiedades mecánicas cuando es diferente. A continuación, presentaremos específicamente la composición básica y la influencia de ciertos elementos de aleación en la microestructura y el rendimiento del acero con alto contenido de manganeso.

 

1. Influencia de la composición básica en la microestructura y el rendimiento del acero con alto contenido de manganeso.

1.1 Carbono

1.2 Manganeso

1.3 Silicio

1.4 Azufre

1,5 fósforo

 

1.1 Carbono

El carbono es uno de los principales elementos que constituyen el acero con alto contenido de manganeso. El carbono puede estabilizar la austenita en la aleación. Cuando se enfría rápidamente, el carbono puede mantener la austenita como una estructura monofásica a temperatura ambiente. El aumento del contenido de carbono mejora el efecto de fortalecimiento de la solución sólida del carbono, mejorando así la dureza, resistencia y resistencia al desgaste del acero con alto contenido de manganeso. Si el contenido de carbono continúa aumentando, la cantidad de carburos en la estructura fundida del acero con alto contenido de manganeso aumentará y la mayoría de los carburos se podrán disolver en austenita. Sin embargo, debido a la diferencia en el volumen molar entre los carburos y la austenita, habrá defectos por huecos muy pequeños en el acero con alto contenido de manganeso tratado con solución sólida, lo que conduce a una disminución de la densidad y tiene un cierto impacto en el rendimiento del acero con alto contenido de manganeso. . Si se endurece con agua, habrá más carburos restantes en la austenita del acero con alto contenido de manganeso, y estos carburos pueden distribuirse a lo largo de los límites del grano, reduciendo en gran medida la tenacidad del acero con alto contenido de manganeso.

 

1.2 Manganeso

El manganeso es el componente principal del acero con alto contenido de manganeso. Tiene un impacto significativo en la expansión del rango de fase γ, la estabilidad de la estructura austenita y la reducción del punto Ms. El manganeso puede mantener estable la estructura de austenita del acero con alto contenido de manganeso a temperatura ambiente. Además de estar disuelto en austenita, el manganeso también existe en carburos de tipo (Mn, Fe)C. Si aumenta el contenido de manganeso, la resistencia y la tenacidad al impacto del acero con alto contenido de manganeso mejorarán porque el manganeso tiene el efecto de aumentar la fuerza de unión intergranular. Si el contenido de manganeso es demasiado alto, provocará una disminución en la conductividad térmica del acero y la aparición de una estructura transgranular, lo que afectará gravemente las propiedades mecánicas y mecánicas del acero con alto contenido de manganeso, etc. Para obtener propiedades mecánicas ideales, cuando el contenido de carbono está en el rango de 0,9% a 1,5%, generalmente controlamos el contenido de manganeso dentro del rango de 11% a 14%. El contenido de manganeso está determinado principalmente por la estructura de la fundición y las condiciones de trabajo de la fundición. Para secciones grandes y estructuras complejas, el contenido de manganeso debería ser relativamente mayor, y si la pieza fundida se utiliza para impacto intenso, el contenido de manganeso también debería ser mayor.

 

1.3 Silicio

El silicio generalmente se introduce como desoxidante y tiene el efecto de fortalecer la solución sólida y aumentar el límite elástico. Sin embargo, cierra el rango de fase γ y promueve la grafitización. Cuando el contenido de silicio excede el 0,6%, se producirá la producción de granos gruesos en el acero con alto contenido de manganeso y se reducirá la solubilidad del carbono en la austenita, lo que promueve la precipitación de carburos en los límites de los granos. Esto no sólo reduce la resistencia al desgaste y la tenacidad del acero sino que también aumenta la tendencia al agrietamiento térmico. Por lo tanto, normalmente controlamos el contenido de silicio dentro del rango de 0,3% a 0,6%. Sin embargo, en ciertos casos especiales, como cuando se requiere una buena fluidez del acero fundido, deberíamos aumentar el contenido de silicio para mejorar la condición de los límites de grano.

 

1.4 Azufre

En el acero con alto contenido de manganeso, debido a la presencia de azufre con manganeso, se forma sulfuro de manganeso y el sulfuro de manganeso puede ingresar a la escoria. En producción, si el azufre es inferior al 0,02%, puede cumplir plenamente con los requisitos estándar.

 

1,5 fósforo

El fósforo tiene una solubilidad muy baja en austenita y normalmente forma fosfuros eutécticos con hierro y manganeso, que precipitan en los límites de los granos. El fósforo y la formación de fosfuros provocan fácilmente el agrietamiento térmico de las piezas fundidas, reducen las propiedades mecánicas de las piezas fundidas y dañan la resistencia al desgaste. En casos severos, pueden ocurrir fracturas durante el trabajo. Por ejemplo, si se utiliza acero con alto contenido de manganeso y un contenido de fósforo del 0,12% para fabricar la placa de revestimiento de una trituradora de cono, su vida útil suele ser sólo la mitad de la del acero con alto contenido de manganeso y un contenido de fósforo del 0,038%. Además, el fósforo favorece la segregación de elementos manganeso y carbono, por lo que se debe minimizar el contenido de fósforo. Generalmente controlamos el contenido de fósforo dentro del rango de ≤0,07% a 0,09%, y para algunas partes importantes, debe controlarse dentro de P< 0,06%.

 

2. Influencia de los elementos de aleación en la microestructura y el rendimiento del acero con alto contenido de manganeso

2.1 Cromo

2.2 Molibdeno

 

2.1 Cromo

Actualmente, el cromo se utiliza más en acero con alto contenido de manganeso. Después del endurecimiento con agua, la mayor parte del cromo se disolverá en la austenita del acero con alto contenido de manganeso, lo que mejorará la estabilidad del acero con alto contenido de manganeso y acelerará la precipitación de carburos durante el enfriamiento. Después de la solución sólida, el cromo puede mejorar el límite elástico del acero, reducir el alargamiento y la tenacidad al impacto del acero. Si se aumenta el cromo durante la fundición, la precipitación de carburos también se acelerará y, por lo general, se producirá una distribución de red continua en los límites de los granos. Al recalentar, es relativamente difícil que el cromo se disuelva en austenita, por lo que no es fácil obtener una austenita monofásica. En este caso, la temperatura de calentamiento del endurecimiento por agua debe aumentarse de 30 ℃ a 50 °C según el acero estándar con alto contenido de manganeso. El acero con alto contenido de manganeso con cromo agregado tiene una resistencia al desgaste mejorada cuando se enfrenta a un desgaste por impacto fuerte, por lo que puede usarse para revestir paredes, cabezas de martillos, dientes de cucharones, etc. Sin embargo, no mejora significativamente la resistencia al desgaste cuando se enfrenta a un abrasivo de impacto no fuerte. tener puesto.

 

2.2 Molibdeno

El molibdeno se utiliza ampliamente a nivel internacional y se ha ido adoptando gradualmente en China. El molibdeno tiene un fuerte enlace con el hierro y el tamaño y la velocidad de difusión de los átomos de aluminio son pequeños. Cuando se solidifica en acero fundido con alto contenido de manganeso con molibdeno agregado, la precipitación de carburos se reducirá y la distribución en forma de red en los límites de los granos ya no aparecerá. El molibdeno también puede reducir la velocidad de precipitación de los carburos aciculares en el acero y reducir su temperatura de precipitación. Todos estos son beneficiosos para mejorar la plasticidad y resistencia del acero con alto contenido de manganeso en estado fundido y pueden compensar eficazmente las deficiencias causadas por la adición de cromo. Por lo tanto, es muy beneficioso agregar molibdeno al acero con alto contenido de manganeso con cromo agregado.

Después del endurecimiento con agua, el molibdeno se solidificará en la austenita, retrasando la descomposición de la austenita, y también puede precipitarse mediante fortalecimiento por precipitación para promover la precipitación de carburos dispersos en la austenita, mejorando así la resistencia al desgaste del acero con alto contenido de manganeso.

 

Conclusión

Finalmente, presentamos la influencia de varios otros elementos de aleación en la microestructura y el rendimiento del acero con alto contenido de manganeso. En primer lugar está el vanadio, que tiene el efecto de refinar la microestructura del acero con alto contenido de manganeso, mejorando el límite elástico, la dureza original y la resistencia al desgaste del acero. En segundo lugar está el titanio, que puede eliminar los cristales columnares en el acero con alto contenido de manganeso y tiene un buen efecto en la mejora de la resistencia al desgaste y las propiedades mecánicas del acero. Por último, las tierras raras tienen la función de purificar el acero fundido, reducir la cantidad y el tamaño de las inclusiones, refinar la estructura fundida, reducir los cristales columnares, mejorar la fluidez del acero fundido, reducir la tendencia al agrietamiento en frío y al agrietamiento térmico del acero. mejorar la capacidad de endurecimiento por trabajo del acero y mejorar el rendimiento del proceso del acero con alto contenido de manganeso.


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