A influência da composição química na microestrutura e no desempenho do aço com alto teor de manganês.
A composição química do aço com alto teor de manganês afeta sua microestrutura e propriedades mecânicas quando é diferente. A seguir, apresentaremos especificamente a composição básica e a influência de certos elementos de liga na microestrutura e no desempenho do aço com alto teor de manganês.
1. Influência da Composição Básica na Microestrutura e Desempenho do Aço Alto Manganês.
1.1 Carbono
1.2 Manganês
1.3 Silício
1.4 Enxofre
1,5 Fósforo
1.1 Carbono
O carbono é um dos principais elementos que constituem o aço com alto teor de manganês. O carbono pode estabilizar a austenita na liga. Quando resfriado rapidamente, o carbono pode manter a austenita como uma estrutura monofásica à temperatura ambiente. Aumentar o teor de carbono aumenta o efeito de fortalecimento da solução sólida do carbono, melhorando assim a dureza, a resistência e a resistência ao desgaste do aço com alto teor de manganês. Se o teor de carbono continuar a aumentar, a quantidade de carbonetos na estrutura fundida do aço com alto teor de manganês aumentará e a maioria dos carbonetos pode ser dissolvida em austenita. No entanto, devido à diferença no volume molar entre carbonetos e austenita, haverá defeitos vazios muito pequenos no aço com alto teor de manganês tratado com solução sólida, o que leva a uma diminuição na densidade e tem um certo impacto no desempenho do aço com alto teor de manganês . Se for endurecido com água, os carbonetos restantes na austenita do aço com alto teor de manganês serão maiores, e esses carbonetos podem se distribuir ao longo dos limites dos grãos, reduzindo bastante a tenacidade do aço com alto teor de manganês.
1.2 Manganês
O manganês é o principal componente do aço com alto teor de manganês. Tem um impacto significativo na expansão da faixa da fase γ, na estabilidade da estrutura da austenita e na redução do ponto Ms. O manganês pode manter a estrutura de austenita do aço com alto teor de manganês estável à temperatura ambiente. Além de ser dissolvido na austenita, o manganês também existe em carbonetos do tipo (Mn, Fe)C. Se o teor de manganês aumentar, a resistência e a tenacidade ao impacto do aço com alto teor de manganês serão melhoradas porque o manganês tem o efeito de aumentar a força de ligação intergranular. Se o teor de manganês for muito alto, causará diminuição da condutividade térmica do aço e ocorrência de estrutura transgranular, afetando severamente as propriedades mecânicas e mecânicas do aço com alto teor de manganês, etc. está na faixa de 0,9% a 1,5%, geralmente controlamos o teor de manganês na faixa de 11% a 14%. O teor de manganês é determinado principalmente pela estrutura da peça fundida e pelas condições de trabalho da peça fundida. Para grandes seções e estruturas complexas, o teor de manganês deve ser relativamente maior, e se a fundição for utilizada para impacto intenso, o teor de manganês também deve ser maior.
1.3 Silício
O silício é geralmente introduzido como desoxidante e tem o efeito de fortalecer a solução sólida e aumentar o limite de escoamento. No entanto, fecha a faixa da fase γ e promove a grafitização. Quando o teor de silício ultrapassar 0,6%, levará à produção de grãos grossos em aço com alto teor de manganês e reduzirá a solubilidade do carbono na austenita, o que promove a precipitação de carbonetos nos limites dos grãos. Isto não só reduz a resistência ao desgaste e a tenacidade do aço, mas também aumenta a tendência de fissuração térmica. Portanto, normalmente controlamos o teor de silício na faixa de 0,3% a 0,6%. Contudo, em certos casos especiais, como quando é necessária uma boa fluidez do aço fundido, devemos aumentar o teor de silício para melhorar a condição dos contornos dos grãos.
1.4 Enxofre
No aço com alto teor de manganês, devido à presença de enxofre com manganês, forma-se sulfeto de manganês e o sulfeto de manganês pode entrar na escória. Na produção, se o enxofre for inferior a 0,02%, ele poderá atender totalmente aos requisitos padrão.
1,5 Fósforo
O fósforo tem solubilidade muito baixa na austenita e geralmente forma fosfetos eutéticos com ferro e manganês, que precipitam nos contornos dos grãos. O fósforo e a formação de fosfetos causam facilmente rachaduras térmicas nas peças fundidas, reduzem as propriedades mecânicas das peças fundidas e prejudicam a resistência ao desgaste. Em casos graves, podem ocorrer fraturas durante o trabalho. Por exemplo, se aço com alto teor de manganês e teor de fósforo de 0,12% for usado para fazer a placa de revestimento de um britador de cone, sua vida útil geralmente é apenas metade da vida útil do aço com alto teor de manganês e teor de fósforo de 0,038%. Além disso, o fósforo promove a segregação dos elementos manganês e carbono, portanto o teor de fósforo deve ser minimizado. Geralmente controlamos o teor de fósforo na faixa de ≤0,07% a 0,09% e, para algumas partes importantes, deve ser controlado dentro de P< 0,06%.
2. Influência dos elementos de liga na microestrutura e no desempenho do aço com alto teor de manganês
2.1 Cromo
2.2 Molibdênio
2.1 Cromo
O cromo é atualmente mais usado em aços com alto teor de manganês. Após o endurecimento com água, a maior parte do cromo se dissolverá na austenita do aço com alto teor de manganês, melhorando a estabilidade do aço com alto teor de manganês e acelerando a precipitação de carbonetos durante o resfriamento. Após a solução sólida, o cromo pode melhorar a resistência ao escoamento do aço, reduzir o alongamento e a resistência ao impacto do aço. Se o cromo for aumentado durante a fundição, a precipitação de carbonetos também irá acelerar e, normalmente, ocorrerá uma distribuição de rede contínua nos limites dos grãos. Ao reaquecer, é relativamente difícil para o cromo se dissolver em austenita, por isso não é fácil obter uma austenita monofásica. Neste caso, a temperatura de aquecimento da têmpera com água deve ser aumentada em 30°C a 50°C com base no aço padrão com alto teor de manganês. O aço com alto teor de manganês com adição de cromo melhorou a resistência ao desgaste ao enfrentar forte desgaste por impacto, portanto pode ser usado para revestir paredes, cabeças de martelo, dentes de caçamba, etc. vestir.
2.2 Molibdênio
O molibdênio é amplamente utilizado internacionalmente e tem sido gradualmente adotado na China. O molibdênio tem uma forte ligação com o ferro, e o tamanho e a taxa de difusão dos átomos de alumínio são pequenos. Quando solidificado em aço fundido com alto teor de manganês com adição de molibdênio, a precipitação de carbonetos será reduzida e a distribuição em rede nos limites dos grãos não aparecerá mais. O molibdênio também pode diminuir a taxa de precipitação de carbonetos em forma de agulha no aço e diminuir sua temperatura de precipitação. Todos estes são benéficos para melhorar a plasticidade e a resistência do aço com alto teor de manganês no estado fundido e podem compensar eficazmente as deficiências causadas pela adição de cromo. Portanto, é muito benéfico adicionar molibdênio ao aço com alto teor de manganês com adição de cromo.
Após o endurecimento com água, o molibdênio se dissolverá em solução sólida na austenita, atrasando a decomposição da austenita, e também pode ser precipitado pelo fortalecimento da precipitação para promover a precipitação de carbonetos dispersos na austenita, melhorando assim a resistência ao desgaste do aço com alto teor de manganês.
Conclusão
Finalmente, introduzimos a influência de vários outros elementos de liga na microestrutura e no desempenho do aço com alto teor de manganês. O primeiro é o vanádio, que tem o efeito de refinar a microestrutura do aço com alto teor de manganês, melhorando o limite de escoamento, a dureza original e a resistência ao desgaste do aço. Em segundo lugar está o titânio, que pode eliminar cristais colunares em aço com alto teor de manganês e tem um bom efeito na melhoria da resistência ao desgaste e das propriedades mecânicas do aço. Por último, os elementos de terras raras têm a função de purificar o aço fundido, reduzir a quantidade e tamanho das inclusões, refinar a estrutura fundida, reduzir os cristais colunares, melhorar a fluidez do aço fundido, reduzir a tendência de fissuração a frio e fissuração térmica do aço, melhorando a capacidade de endurecimento do aço e melhorando o desempenho do processo de aço com alto teor de manganês.