高锰钢材料塑性变形硬化机理及其改性研究

以高锰钢材料加工硬化特性为研究目标,探讨其硬化机理及其改性方法。分析高锰钢的化学成分及其各元素的作用,其中锰和碳元素的含量及配比对高锰钢的塑性、韧性和加工硬化特性有重要影响;含锰量为10%~14%时高锰钢的强度和韧性最好,变形硬化效果显著;含碳量为0.9%~1.4%时其耐磨性较好,锰/碳比率应为10;通过高锰钢晶体滑移变形几何模型的分析来研究其变形硬化机理。结果显示,剧烈的塑性变形能量使高锰钢表面组织由奥氏体转变为马氏体,从而引起表面硬度和耐磨性的显著提高;晶粒粗大和碳化物组织对钢材力学性能的不利影响可通过适当控制钢的熔炼及热处理工艺来加以改善。     

载荷条件对高锰钢耐磨性能的影响

通过高锰钢和淬火４５＃钢耐磨性能的对比实验，着重讨论了载荷条件对高锰钢的加工硬化性能、表面磨损机制及耐磨性能的影响。由此阐明：高锰钢的动态应变时效强化对提高高锰钢的加工硬化能力有着重要作用，同时，加工硬化能力和表面磨损机制对高锰钢的耐磨性有着重要影响。     

钒钛高锰钢的理论分析及其实践

高锰钢具有良好耐磨性的主要原因,是由于它的极高加工硬化能力之所致。基于这一点,本文时在受冲击和摩擦压力下高锰钢的加工硬化机理作了进一步探讨,然后提出了用再合金化的方法来进一步提高其耐磨性的必要条件,并推测出了最有希望的方案。为充分利用本国资源,研制成了一种新型抗磨钢——Mn13VTi,取得了显著的经济效益。     

热轧奥氏体中锰耐磨钢的磨料磨损性能研究

以热轧BTW中锰钢板为实验材料,借助ML-100磨料磨损试验机,研究以煤泥粉为软质磨料和石英砂为硬质磨料时其磨料磨损性能,利用SEM分析其磨损机制。实验结果表明,软质磨料磨损工况条件下,热轧奥氏体中锰钢和高锰钢的相对耐磨性低于马氏体耐磨钢,硬质磨料磨损工况条件下,热轧奥氏体中锰钢的相对耐磨性高于高锰钢和马氏体耐磨钢,因此热轧中锰钢更适用于硬质磨料磨损工况;无论软质和硬质磨料磨损工况,热轧中锰钢的加工硬化均高于热轧高锰钢,表现出更好的加工硬化性能。煤泥粉软质磨料对热轧中锰钢的磨损机制表现为微观切削磨损,伴随局部的疲劳剥落;石英砂硬质磨料对热轧中锰钢的磨损机制则为典型的凿削磨损和微观切削磨损。     

焊接高錳钢产生裂纹的原因及其防止对策

高锰钢能在较大冲击力或接触应力作用下,产生加工硬化形成高硬度、高耐磨性的表层,而内层仍然可保持良好的冲击韧性。正是由于高锰钢具有优良的耐磨性和冲击韧性,常用于制造推土机铲板刀片、挖掘机铲斗、斗齿、铁道道岔、履带板、碎石机颚板、球磨机衬板以及煤矿机械等的一些易磨损零件,应用     

高锰钢生产技术问答（八）

96.高锰钢的耐磨性与其他耐磨材料有何不同?其影响因素有哪些? 答:高锰钢的原始硬度低,靠服役时产生加工硬化迅速形成高硬度层而耐磨,磨损一层硬化一层,直至失效为止。其他耐磨材料的原始硬度高,靠先天性的硬质相如复合碳化物、磷化物共晶体而耐磨。影响高锰钢耐磨性的因素有钢的化学成分、钢中夹     

Mo合金化处理对高锰钢磨损行为的影响

高锰钢是应用最广泛的耐磨材料之一,随着服役条件的不断恶化,传统高锰钢已经无法满足使用要求。对传统高锰钢Mn13进行Mo合金化处理获得Mn13Mo钢,通过金相显微镜、扫描电镜和EBSD等分析手段,对比研究Mn13Mo钢和Mn13钢在室温下的拉伸力学性能以及在相同磨损条件下的摩擦磨损行为。研究结果表明Mo能显著细化高锰钢晶粒,降低奥氏体层错能。在变形过程中Mn13Mo钢更易激活孪晶,形成更高密度的形变孪晶,展现出高强度和高的延伸率。在磨损试验中,Mn13Mo钢因其优异的加工硬化能力和塑性,形成高硬度的硬化表面和更深的应变层,展现出更佳的耐磨性能,并且在表面形成了硬化与磨损的动态平衡,磨损时间越长,其耐磨性优势更加明显。研究成果对高锰钢合金化处理有指导意义和参考价值。     

国内外高锰钢切削加工的现状

高锰钢具有高的耐磨性,高强度极限,价格低廉等优点,广泛用于耐磨零件及外磁性结构钢制件,其用途日益扩大。但由于该钢种加工硬化性高,一般切削加工十分困难,本文介绍了国内外关于高锰钢的加工现状和存在的问题。     

难加工材料大型零件孔的电解加工

高锰钢属于难加工材料,其表层具有强烈的加工硬化特性,材料内部具有单相奥氏体组织,其耐磨性及韧性优良,无磁性,故得到广泛应用。为避免高锰钢加工硬化,需要铸造或直接磨削后使用。但是对精度要求较高的零件,就不能达到设计要求。图1所示为大型发电机组的定子压圈法兰盘,材料为ZG40Mn18Cr3高锰奥氏体无磁铸钢。     

可转位圆弧刃端铣刀在高锰钢辙叉加工中的应用

1·高锰钢特性高锰钢是一种单相奥氏体组织的耐磨钢。经水韧处理(1000~1100℃加热保温后水冷却的热处理方式)的高锰钢具有显著加工硬化效果,即在高的外力冲击作用下,其工作表面硬度由170~220HBW增加到450~550HBW以上,心部依然保持极高的韧性,因而获得很高的抗冲击、耐磨耗和抗裂纹扩展的性能。铁路道岔整铸高锰钢辙叉(以下简称:高锰钢辙叉)就是利用上述特性生产制造的。具有整体性好、耐磨性强、安全可靠,成本低、养护维修方便等优点。高锰钢材料的使用提高了零件的硬度、强度以及使用寿命等,这是有利的一面。但是正是由于其自身加工硬化…     

基于Crussard-Jaoul的n值分析对高锰钢加工硬化机制的探讨

通过研究发现Crussard-Jaoul分析法能够精确反映高锰钢变形过程中加工硬化的特点。基于Crussard-Jaoul分析法所得的高锰钢应变硬化指数值的变化主要受位错密度和孪晶体积分数的影响,尤其随着形变孪晶量的增加,应变硬化指数获得迅速提高。当应变量低于0.1,高锰钢塑性变形以位错滑移为主要机制;当应变量超过形变孪晶产生的临界应变（0.06~0.08）后,高锰钢塑性变形以位错滑移和机械孪生两种方式进行。孪晶的产生能迅速提升高锰钢加工硬化性能,而仅位错强化不能使高锰钢获得优异的加工硬化性能。Crussard-Jaoul分析法能对金属塑性变形和加工硬化机制进行判断和预测。     

ZG35CrMn2SiMoB代替高锰钢生产锤头的实践

１　引　言锤头是锤式破碎机上的易损零件,目前国内较广泛采用高锰钢制造。几年来,我们和厂矿合作,分析了锤头使用的工况环境,进行了以中碳低合金耐磨钢替代高锰钢生产破碎机锤头的实践。锤式破碎机破碎中等硬度的物料,如石灰石、煤、焦炭等。因此锤头属于在小能量多次冲击的状态下工作,高锰钢锤头未能充分发挥在高应力和大冲击载荷下加工硬化的特点,耐磨性也就未能充分发挥出来。经对使用过的锤头进行测定,其硬度为３９０ＨＢ左右,因此其耐磨性差,使用寿命受到影响。另外,高锰钢铸件的生产工艺较复杂,需要非石英造型材料,热处…     

两种方法分析高锰钢和18-8不锈钢加工硬化行为的对比

对高锰钢和18-8不锈钢进行了室温拉伸试验,通过Hollomon法和Crussard-Jaoul法分析了高锰钢和18-8不锈钢的加工硬化行为。结果表明:Crussard-Jaoul法比Hollomon法能更好地分析高锰钢和18-8不锈钢加工硬化行为的特点和机制;18-8不锈钢以位错滑移为塑性变形机制,高锰钢在低应变阶段(e≤0.07)也以位错滑移为主要的塑性变形机制,但当真应变超过0.07时,则以孪生为主要的变形机制;正是孪晶的产生导致了高锰钢和18-8不锈钢加工硬化行为的显著差异。     

用中锰铸铁代替高锰钢制做反击锤

反击式破碎机是矿山、冶金、建材等行业广泛采用的加工设备,其反击锤的消耗量很大,提高它的耐磨性一直是生产和设计部门研究的重要内容。近两年来,我厂在这方面做了一些尝试,效果比较理想。 我厂使用的 P FJ-1108反击式破碎机,是由上海重型机器厂制造的。制造厂选高锰钢作为反击锤材质,是因为其内部的奥氏体组织在受到剧烈冲击或较大压力作用时,表面层产生加工硬化,从而使其获得良好的韧性和耐磨性。 我厂碎煤工艺要求出料粒度≤3毫米;比率80±5％;作业时间6～8小时/日。     

高锰钢磨损及变质处理技术研究概况

从高锰钢耐磨材料发展现状、磨损机理和失效形式展开论述,对提高高锰钢性能不同方法进行讨论.将不同的强化处理机制进行分析,其中变质处理工艺简单,易在制造生产业推广.通过对高锰钢的研究可知:根据铁碳锰三元图可得在不同的温度区间钢液的组织不同,加入不同合金可以改变其奥氏体区.高锰钢失效会影响使用寿命和经济效益,为解决该问题提供了一些预防材料失效的思路,如控制相关重要化学成分含量、提高表面加工硬化能力或者在铸件时适当延长保温时间.     

氢对贝氏体辙叉钢摩擦磨损行为的影响

以贝氏体辙叉钢为研究对象,利用摩擦磨损试验机、场发射扫描电子显微镜、X射线衍射研究不同含氢量的贝氏体辙叉钢的摩擦磨损行为,并与普通高锰钢的耐磨性进行对比。结果表明,氢可以明显地提高贝氏体辙叉钢的耐磨性;贝氏体钢的耐磨性能明显高于高锰钢。贝氏体辙叉钢在小载荷下为磨粒磨损机制,在大载荷下为粘着磨损。氢降低贝氏体辙叉钢中残余奥氏体的稳定性,在摩擦磨损过程中,氢促进贝氏体辙叉钢残余奥氏体相发生应变诱发马氏体相变,使贝氏体辙叉钢摩擦磨损表面的硬度显著提高,在加工硬化和应变的共同作用下,增强了贝氏体辙叉钢的抗摩擦磨损的能力。     

合金钢作反击式破碎机锤头材料的探讨和分析

在某些工况条件下,反击式破碎机的高锰钢锤头难以形成有效的硬化层、耐磨性低、使用寿命很短.选择合金钢中的42CrMo作为反击式破碎机锤头的材质,并确定其热处理工艺及措施,使锤头具有较好的硬度、韧性和耐磨性,从而获得更好的经济效益.通过对新锤头做磨损性能、表面卫微硬度和全相组织的分析可以得出新锤头的耐磨性明显提高,可以作为高锰钢锤头材料的替代品.     

论高锰钢现状及今后发展

通过分析加工硬化机理并针对高锰钢生产中常见的问题对高锰钢的现状进行了系统分析,还从生产工艺方面对高锰钢今后发展及应用的情况进行了阐述。     

合金化处理对高锰钢组织与性能的影响

为进一步提高高锰钢的耐磨性,对传统高锰钢进行了V、Ti、Re元素的合金化处理,采用金相组织分析、机械性能测试、断口形貌观察及耐磨性测试等手段研究了V、Ti、Re合金化后高锰钢的组织与性能.结果表明:合金化处理使高锰钢的晶粒明显细化,改善了夹杂物的尺寸、形状和分布状况;其硬度也得到较大程度的提高.与高锰钢相比,合金高锰钢的硬度提高了21.7％～50.7％,能达到30.6 HRC.抗拉强度较高锰钢没有明显提高,但随着合金的加入,抗拉强度在不断上升.此外,合金化处理能够明显提高高锰钢的耐磨性及其磨损后的表面硬度.     

异步轧制对高锰钢组织与性能的影响

用异步轧制技术和冷轧的方法对铸态水韧处理的高锰钢进行可控轧制处理,并对其显微组织与性能进行了研究.结果表明:随轧制变形量的增加,奥氏体高锰钢组织内部出现大量的高密度孪晶组织,加工硬化性能大大提高,抗冲击磨损能力提高,高锰钢耐磨性能更好.