1、高錳鋼前景展望高錳鋼：高錳鋼也叫哈德菲爾德鋼。它是英國人R.A.Hadfield教授于1883年創(chuàng)造的性能優(yōu)良的耐磨鋼，屬Fe-Mn-C系奧氏體錳鋼，經(jīng)典高錳鋼公稱錳含量為13%。ISO國際標(biāo)準(zhǔn)牌號為GX100Mn13，我國國標(biāo)為ZGMn13系列，德國DIN標(biāo)準(zhǔn)為G-X120Mn13，俄羅斯國家標(biāo)準(zhǔn)為11013等。高錳鋼誕生至今120多年的漫長歲月里，在抵抗強(qiáng)沖擊、大壓力作用下的磨料磨損，以其獨特的“愈壓愈堅性能，在一個多世紀(jì)的耐磨材料領(lǐng)域里處于當(dāng)仁不讓的主角地位。進(jìn)入21世紀(jì)，信息大潮浩浩蕩蕩，高錳鋼非但沒有被其它鋼種所取代，開展速度更快，已成為磁懸浮列車、新型主戰(zhàn)坦克、礦山機(jī)器人等先進(jìn)裝備

2、中的首選耐磨材料。今日廣義的高錳鋼含錳量已拓寬至中錳鋼、超高錳鋼。多少年來，人們一直夢想著有一種理想的耐磨材料。它既有堅硬的外表，耐磨性優(yōu)良，又有柔韌的心部可以抵抗強(qiáng)烈沖擊。同時生產(chǎn)便捷，本錢低廉?，F(xiàn)在看來：這種魚與熊掌兼得的好東西，目前在強(qiáng)沖擊磨料磨損領(lǐng)域、成熟的大工業(yè)商品，非正確使用下的高錳鋼莫屬。高錳鋼在強(qiáng)大的沖擊載荷和接觸應(yīng)力作用下，其表層迅速產(chǎn)生硬化，硬度可從HBS200急劇升高至400-500并有高密度位錯和孿晶相繼生成，從而產(chǎn)生高耐磨的表層，心部奧氏體卻保持著極好的韌性。就這樣硬化一層、磨損一層、次表層又被硬化，連續(xù)不斷、周而復(fù)始、層層抵抗。直至磨損到失效狀態(tài)，真是一個理想的好材

3、料。注意：高錳鋼一定是在劇烈沖擊或是強(qiáng)大壓力下才能充分硬化。假設(shè)沖擊力太弱，那就麻煩了。未等外表充分硬化，便已被磨損掉了。為了解決這個問題，早年甚至有一種在新高錳鋼部件外表粘貼炸藥，引爆使之預(yù)硬化的技術(shù)，只是商品化生產(chǎn)有困難而未大面積推廣。所謂高錳鋼不耐磨，大多屬使用不當(dāng)形成的不白之冤。這也解答了為什么高錳鋼襯板大磨表現(xiàn)比小磨好，襯板表現(xiàn)不如腭板，小錘頭不如大錘頭的諸多此類問題。在日常機(jī)械設(shè)計中，涉及到耐磨零部件材質(zhì)選用，許多設(shè)計人員往往不分什么場合、條件，一概選用高錳鋼。這是錯誤的選用標(biāo)準(zhǔn)，在此向各位朋友傾情奉獻(xiàn)一種時下當(dāng)紅的超高錳鋼化學(xué)成分及生產(chǎn)要點：元素 超高錳鋼 作用、特點、要害 C1

4、.051.35C量越高耐磨性越好，但韌性變差 Si0.30.8僅作為輔助脫氧用，越低越好 Mn1619厚壁件、強(qiáng)烈沖擊時取上限 S0.04有害元素，越低越好 P0.04極其有害元素，應(yīng)想方設(shè)法降低 Cr1.52.5提高強(qiáng)度，但降低韌性 Mo0.50.8全面提高綜合性能，但本錢昂貴 Ni0.81.2可抑制高溫脆化，適用于篦冷機(jī)錘頭 Ti0.10.15提高耐磨性，但超過0.2%變脆 Re0.35%細(xì)化晶粒、凈化晶界 其它如V、Nb等都是很好的元素，就是本錢貴了。特別要提的是B，這個東西即是蜜糖，又是毒藥。有朋友問：高錳鋼水韌處理是怎么回事？大凡合金鋼淬火后都變的硬而脆，而高錳鋼在淬火前卻是很脆的，

5、只有將其加熱至1050C至1100C保溫一定時間后快速淬入水中后，其韌性變得極高，這種工藝就叫水韌處理。注意入水溫度一定要大于950C，且水溫絕不可超過45C。另一關(guān)鍵溫度為澆注溫度：T=1485-0.3壁厚mmC。特別要提醒的是：高錳鋼鑄件有其非常獨特的規(guī)律，一味生搬硬套，就容易吃虧。比方高錳鋼性能與壁厚有極大關(guān)系。工具書上的性能指標(biāo)一般是指25mm壁厚，當(dāng)壁厚到達(dá)120mm以上時，因碳原子嚴(yán)重偏析將導(dǎo)致性能急劇惡化，一般人往往不注意這一點。例如在生產(chǎn)DPC 2023破碎機(jī)錘頭時壁厚為157mm，屢屢發(fā)生斷裂等惡性事故原因多在于此。此外，在高錳鋼認(rèn)識上有許多誤區(qū)，欄主幫你勘誤一二。如許多人津

6、津樂道的高錳鋼余熱淬火問題，要么極其危險，要么純屬多余，總之不如不搞。再如許多專家“有鼻子有眼的提出加鉻提高耐磨性，其實加鉻的主要目的是為了提高材料的強(qiáng)度，控制它的流變性，而對耐磨性奉獻(xiàn)目前尚未觀察到。又譬如硅在高錳鋼中的有害作用，不像磷那樣受人注意，但在厚斷面鑄件中，硅對韌性的危害可能會是災(zāi)難性的。僅有的一點硅也只是為了輔助脫氧和提高流動性。因此硅量不宜高，甚至可以看成雜質(zhì)。高錳鋼前景展望： 假設(shè)把目前的經(jīng)典高錳鋼比作“立窯小水泥，那么高錳鋼的“新型干法水泥是個什么概念呢？烏克蘭科學(xué)家提出了震撼世人的超級高錳鋼概念，其性能指標(biāo)大大超過現(xiàn)今ISO標(biāo)準(zhǔn)高錳鋼。 朋友們以往大多熟悉三天、二十八天抗

7、壓、抗折強(qiáng)度或是篩余、比外表積，再不就是各個率值等。在看兩種高錳鋼性能比照之前，需要先熟悉一下金屬材料機(jī)械性能的代號及意義。 1屈服強(qiáng)度0.2 強(qiáng)度是指金屬材料在載荷作用下,抵抗塑性變形和斷裂的能力。國標(biāo)中規(guī)定，以試樣塑性變形量為試樣標(biāo)距長度的0.2%時,材料承受的應(yīng)力稱為“條件屈服強(qiáng)度,并以符號0.2表示。 2抗拉強(qiáng)度b金屬材料在斷裂前所能承受的最大應(yīng)力稱為抗拉強(qiáng)度，用符號b表示。 3伸長率d 試樣拉斷后，標(biāo)距長度的增加量與原標(biāo)距長度的百分比稱為伸長率，用d表示。 4斷面收縮率y 試樣拉斷后，標(biāo)距橫截面積的縮減量與原橫截面積的百分比稱為斷面收縮率，用y表示。金屬材料在載荷作用下，產(chǎn)生塑性變形

8、而不破壞的能力稱為塑性。d、y是衡量材料塑性變形能力大小的指標(biāo)，d、y大，表示材料塑性好。 5沖擊韌性AK生產(chǎn)中許多機(jī)器零件，都是在沖擊載荷(載荷以很快的速度作用于機(jī)件)下工作。因此，使用的材料就不能用靜載荷下的性能來衡量，而必須用抵抗沖擊載荷的作用而不破壞的能力，即沖擊韌性來衡量。金屬的沖擊韌性AK就是沖斷試樣時在缺口處單位面積所消耗的功。 6布氏硬度HBS硬度是衡量金屬材料軟硬程度的指標(biāo)。它是指金屬外表抵抗局部塑性變形或破壞的能力。布氏硬度值HBS是試驗力F除以壓痕球形外表積所得的商。 7疲勞強(qiáng)度-1 零件所承受的交變應(yīng)力數(shù)值小于材料的屈服強(qiáng)度,但在長時間運轉(zhuǎn)后也會發(fā)生斷裂,這種現(xiàn)象叫疲勞

9、斷裂。當(dāng)應(yīng)力低于某一值時，即使循環(huán)次數(shù)無窮多也不發(fā)生斷裂，此應(yīng)力值稱為疲勞強(qiáng)度或疲勞極限。光滑試樣的對稱彎曲疲勞極限用-1表示。 現(xiàn)在可以請朋友們來看兩種高錳鋼的性能比，見下表： 性能 品種 0.2 (MPa)b (MPa) (%) (%)硬度 AK J/cm2 20C -60C ISO高錳鋼 375900404520015720超級高錳鋼 137517005775550290196從上表可以看出，兩種高錳鋼性能差異，超級高錳鋼具有極優(yōu)的抗疲勞性能與抗裂紋擴(kuò)展性能和極佳的鑄造性能。具體參數(shù)如下： -1疲勞強(qiáng)度 =105MPa，接觸疲勞負(fù)荷時的壽命為9106次，接觸沖擊負(fù)荷時的壽命為25.510

10、6。流動性螺旋試樣長度586mm，抗裂性沿試樣裂紋總寬度4.2mm。 材料新技術(shù)開發(fā)： 1. 納米合金化 推薦指數(shù)： 此技術(shù)當(dāng)下以烏克蘭科學(xué)院鑄造研究所研發(fā)的納米TiN技術(shù)為最“猛，其強(qiáng)烈的細(xì)化晶粒作用，可極大提高高錳鋼性能，應(yīng)為超級高錳鋼的骨干技術(shù)。 2. 半固態(tài)擠壓鑄造 推薦指數(shù)： 此技術(shù)可有效克制高錳鋼不致密的弱點，又是近終成型的綠色制造技術(shù)，目前我國以北方交通大學(xué)為領(lǐng)軍單位，用在小錘頭提高壽命250%以上。 3. 熱等靜壓技術(shù) 推薦指數(shù)： 將重要高錳鋼鑄件置于1150C、200Mpa條件下處理，可顯著提高鑄件性能及可靠性。此技術(shù)原創(chuàng)為美國Bateelle研究所。 4. 原位增強(qiáng)技術(shù) 推

11、薦指數(shù)： 在磨損部位放置Ti、Al、Mg、C粉預(yù)置塊，利用鋼水引燃形成二次冶金，在磨損部位生成極為堅硬的TiC組織，可謂好鋼用在刀刃上。我國吉林大學(xué)姜啟川先生已傾注近二十年心血。 5.彌散處理技術(shù) 推薦指數(shù)：使用專有的彌散熱處理技術(shù)使高錳鋼基體上彌散分布硬質(zhì)點，既提高耐磨性又提高韌性。此技術(shù)河南科技大學(xué)謝敬佩校長頗為權(quán)威。 6.電渣熔鑄技術(shù) 推薦指數(shù)：此技術(shù)可有效遏止高錳鋼“胎里帶壞毛?。捍执髽渲Ъ熬чg間隙。非常有效提高高錳鋼性能，哈爾濱焊接研究所與哈爾濱水泥廠五十年代即試驗成功，可惜當(dāng)年沒有商業(yè)推廣條件。 7.吹氮技術(shù) 推薦指數(shù)： 此技術(shù)為俄羅斯阿斯考里思克冶金機(jī)械廠創(chuàng)造，可實現(xiàn)高錳鋼變質(zhì)

12、與凈化雙重目的。且本錢低廉，是項高性價比技術(shù)。 8.堿土和稀土金屬球化變質(zhì)技術(shù) 推薦指數(shù)： 我國八十年代初既有大量研究機(jī)構(gòu)和人員研究推廣，它可改善鋼中夾雜物的本質(zhì)、形態(tài)、和分布特點，細(xì)化晶粒、凈化晶界、提高綜合性能。 9 海綿鐵技術(shù) 推薦指數(shù)： 此技術(shù)為前蘇聯(lián)托洛思考里思克礦山機(jī)器廠在生產(chǎn)KK1500/180破碎機(jī)時研制成功，它有效解決了“老天爺都犯難的高錳鋼降磷技術(shù)。 10. 預(yù)硬化技術(shù) 推薦指數(shù)： 此技術(shù)采用在鑄件外表粘貼炸藥引爆實現(xiàn)預(yù)硬化來提高壽命，原冶金部鋼鐵研究總院在六、七十年代層曾掀起過一陣研究高潮。生產(chǎn)實踐中有許多采用將高錳鋼鑄件烤紅加錘擊、也有些許類似效果。 11.合金化技術(shù) 推薦指數(shù)： 這是無法用一段話說得清楚的問題，目前我國與全世界材料工作者將大量的熱情與精力投入到這塊技術(shù)進(jìn)步的主戰(zhàn)場上。目前已經(jīng)在高錳鋼合金化中應(yīng)用的元素有：Cr、Mo、Ni、Ti、Zr、V、Nb、Al、N、B、Sb、W、Te、Ta、Bi、Cu、Ca及稀土等幾十種元素。B硼對高錳鋼的作用：高錳鋼中0.00150.0030%B相當(dāng)于0.3%Cr、0.10.15%Mo和0.12%V的作用，其極低的含量便有極大的作用，且價格極賤。但掌握不好其