Влияние химического состава на микроструктуру и эксплуатационные характеристики высокомарганцовистой стали.
Химический состав высокомарганцовистой стали влияет на ее микроструктуру и механические свойства, когда он различен. Ниже мы подробно представим основной состав и влияние некоторых легирующих элементов на микроструктуру и характеристики высокомарганцовистой стали.
1. Влияние основного состава на микроструктуру и эксплуатационные характеристики высокомарганцовистой стали.
1.1 Углерод
1.2 Марганец
1.3 Кремний
1.4 Сера
1,5 Фосфор
1.1 Углерод
Углерод является одним из основных элементов, составляющих высокомарганцевую сталь. Углерод может стабилизировать аустенит в сплаве. При быстром охлаждении углерод может сохранять аустенит в виде однофазной структуры при комнатной температуре. Увеличение содержания углерода усиливает эффект упрочнения твердого раствора углерода, тем самым улучшая твердость, прочность и износостойкость высокомарганцовистой стали. Если содержание углерода продолжит увеличиваться, количество карбидов в литой структуре высокомарганцовистой стали увеличится, и большая часть карбидов может раствориться в аустенит. Однако из-за разницы в молярном объеме карбидов и аустенита в высокомарганцевой стали, обработанной твердым раствором, будут очень небольшие дефекты пустот, что приводит к снижению плотности и оказывает определенное влияние на характеристики высокомарганцевой стали. . Если вода затвердевает, оставшихся карбидов в аустените стали с высоким содержанием марганца будет больше, и эти карбиды могут распределяться вдоль границ зерен, значительно снижая ударную вязкость стали с высоким содержанием марганца.
1.2 Марганец
Марганец является основным компонентом стали с высоким содержанием марганца. Это оказывает существенное влияние на расширение диапазона γ-фаз, стабильность структуры аустенита и снижение точки Ms. Марганец может сохранять аустенитную структуру стали с высоким содержанием марганца стабильной при комнатной температуре. Марганец не только растворен в аустените, но и присутствует в карбидах типа (Mn, Fe)C. Если содержание марганца увеличится, прочность и ударная вязкость стали с высоким содержанием марганца улучшится, поскольку марганец увеличивает силу межзеренной связи. Если содержание марганца слишком велико, это приведет к снижению теплопроводности стали и возникновению транскристаллитной структуры, серьезно влияющей на механические и механические свойства высокомарганцовистой стали и т. д. Для получения идеальных механических свойств необходимо при содержании углерода находится в диапазоне от 0,9% до 1,5%, мы обычно контролируем содержание марганца в диапазоне от 11% до 14%. Содержание марганца во многом определяется структурой отливки и условиями ее работы. Для больших сечений и сложных конструкций содержание марганца должно быть относительно выше, а если отливка используется для интенсивного воздействия, содержание марганца должно быть также выше.
1.3 Кремний
Кремний обычно вводят в качестве раскислителя, он способствует упрочнению твердого раствора и повышению предела текучести. Однако он закрывает область γ-фазы и способствует графитизации. Когда содержание кремния превышает 0,6%, это приведет к образованию крупных зерен в высокомарганцевой стали и снижению растворимости углерода в аустените, что способствует выделению карбидов по границам зерен. Это не только снижает износостойкость и ударную вязкость стали, но и увеличивает склонность к термическому растрескиванию. Поэтому мы обычно контролируем содержание кремния в пределах от 0,3% до 0,6%. Однако в некоторых особых случаях, например, когда требуется хорошая текучесть расплавленной стали, следует увеличить содержание кремния, чтобы улучшить состояние границ зерен.
1.4 Сера
В высокомарганцевой стали из-за присутствия серы с марганцем образуется сульфид марганца, который может попадать в шлак. В производстве, если сера составляет менее 0,02%, она может полностью соответствовать стандартным требованиям.
1,5 Фосфор
Фосфор очень плохо растворяется в аустените и обычно образует эвтектические фосфиды с железом и марганцем, которые выпадают в осадок на границах зерен. Фосфор и образование фосфидов легко вызывают термическое растрескивание отливок, снижают механические свойства отливок, ухудшают износостойкость. В тяжелых случаях во время работы могут возникнуть переломы. Например, если для изготовления футеровки конусной дробилки используется высокомарганцевая сталь с содержанием фосфора 0,12 %, то срок ее службы часто составляет лишь половину от срока службы высокомарганцовистой стали с содержанием фосфора 0,038 %. Кроме того, фосфор способствует сегрегации элементов марганца и углерода, поэтому содержание фосфора следует свести к минимуму. Обычно мы контролируем содержание фосфора в диапазоне от ≤0,07% до 0,09%, а для некоторых важных частей его следует контролировать в пределах P.< 0,06%.
2. Влияние легирующих элементов на микроструктуру и эксплуатационные характеристики высокомарганцовистой стали
2.1 Хром
2.2 Молибден
2.1 Хром
В настоящее время хром чаще используется в стали с высоким содержанием марганца. После закалки в воде большая часть хрома растворяется в аустените стали с высоким содержанием марганца, улучшая стабильность стали с высоким содержанием марганца и ускоряя осаждение карбидов во время охлаждения. После твердого раствора хром может улучшить предел текучести стали, уменьшить удлинение и ударную вязкость стали. Если во время литья увеличить содержание хрома, выделение карбидов также ускорится, и обычно на границах зерен будет происходить сплошное сетчатое распределение. При повторном нагревании хрому сравнительно трудно раствориться в аустените, поэтому получить однофазный аустенит непросто. В этом случае температура нагрева воды для закалки должна быть увеличена на 30–50 °C, исходя из стандартной стали с высоким содержанием марганца. Высокомарганцевая сталь с добавлением хрома обладает улучшенной износостойкостью при сильном ударном износе, поэтому ее можно использовать для футеровки стенок, головок молотов, зубьев ковша и т. д. Однако она существенно не улучшает износостойкость при работе с несильным ударным абразивом. носить.
2.2 Молибден
Молибден широко используется во всем мире и постепенно стал применяться в Китае. Молибден имеет прочную связь с железом, а размер и скорость диффузии атомов алюминия невелики. При его затвердевании в литой высокомарганцевой стали с добавлением молибдена выделение карбидов уменьшится, и сетчатое распределение по границам зерен больше не появится. Молибден также может замедлять скорость выделения игольчатых карбидов в стали и снижать температуру их выделения. Все это способствует повышению пластичности и прочности высокомарганцовистой стали в литом состоянии и может эффективно компенсировать недостатки, вызванные добавкой хрома. Поэтому очень выгодно добавлять молибден в высокомарганцевую сталь с добавлением хрома.
После закалки в воде молибден превращается в твердый раствор в аустените, задерживая разложение аустенита, а также может осаждаться в результате дисперсионного упрочнения, чтобы способствовать осаждению дисперсных карбидов в аустените, тем самым улучшая износостойкость стали с высоким содержанием марганца.
Заключение
Наконец, мы представляем влияние некоторых других легирующих элементов на микроструктуру и характеристики высокомарганцовистой стали. Во-первых, это ванадий, который улучшает микроструктуру стали с высоким содержанием марганца, улучшает предел текучести, исходную твердость и износостойкость стали. Во-вторых, это титан, который может устранить столбчатые кристаллы в стали с высоким содержанием марганца и хорошо влияет на улучшение износостойкости и механических свойств стали. Наконец, редкоземельные элементы выполняют функцию очистки расплавленной стали, уменьшения количества и размера включений, улучшения литой структуры, уменьшения столбчатых кристаллов, улучшения текучести расплавленной стали, уменьшения склонности стали к холодному и термическому растрескиванию. улучшение способности стали к деформационному упрочнению и улучшение технологических характеристик стали с высоким содержанием марганца.