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锰板、锰钢、高锰钢有什么区别
日期:2019-08-26   来源:   作者:匡国友   

  锰钢是一种钢材,是一种高强度的抗锰钢,主要用于需要承受冲击、挤压、物料磨损等恶劣工况条件,是典型的抗磨钢铸态组织为奥氏体加碳化物。破坏形式以磨损消耗为主,部分断裂、变形。磨损分为三种:金属构件表面间相互接触并运动的摩擦磨损;其它金属或非金属物料打击金属表面的磨料磨损和流动气体或液体与金属接触导致的冲蚀磨损。耐磨钢的耐磨性能取决于材料本身,而抗磨钢则在不同的工况条件下表现出不同的耐磨性,材料本身和工况条件两者才能决定其耐磨性能。

  (这里简单介绍一下奥氏体:奥氏体(Austenite)是钢铁的一种显微组织,通常是ɣ-Fe(温度在912℃~1394℃的纯铁)中固溶少量碳的无磁性固溶体,其特性为塑性很好,强度较低,具有一定韧性,不具有铁磁性。)

  锰钢的脾气十分古怪而有趣:如果在钢中加入2.5—3.5%的锰,那么所制得的低锰钢简直脆得象玻璃一样,一敲就碎。然而,如果加入13%以上的锰,制成高锰钢,那么就变得既坚硬又富有韧性。高锰钢加热到淡橙色时,变得十分柔软,很易进行各种加工。另外,它没有磁性,不会被磁铁所吸引。当前,人们大量用锰钢制造钢磨、滚珠轴承、推土机与掘土机的铲斗等经常受磨的构件,以及铁轨、桥梁等。在军事上,用高锰钢制造钢盔、坦克钢甲、穿甲弹的弹头等。

  锰钢的特点是凝固收缩大,散热性差,据此,在工艺设计中铸造收缩率取2.5%-2.7%,铸件越长大、越应取上限。型砂与砂芯的退让性一定要好。浇注系统采取开放式。多个分散的内浇道从铸件的薄壁处引入,且成扁而宽的喇叭状,靠近铸件处的截面积大于与横浇道相联的截面积,使金属液快速平稳地注入铸型,防止整个铸型内的温差过大。冒口直径要大于热节直径,紧靠热节,高度是直径的2.5-3.0倍,必须采用热冒口甚至浇冒口合一,让充足的高温金属液来补足铸件在凝固收缩时之空位。将直浇道、冒口位于高处(砂箱有5-8。的斜度)也是正确的。浇注时尽可能低温快浇。一旦凝固,要及时松砂箱。善于利用冷铁,包括内冷铁于外冷铁,它既细化一次结晶,消除缩孔、缩松,又提高工艺出品率,注意要考虑用量与规格。内冷铁要干净、易熔,用量以少为宜。外冷铁的三维尺寸与冷却物的三维尺寸为0.6-0.7倍的函数关系。过小不起作用,过大造成铸件开裂。铸件在型内要长时间保温,直到低于200℃再开箱。

  因为锰钢热传导性能差,所以在切割浇冒口时应十分注意。最好将铸件置于水中,被切割部分露在水外,切割时留一定量的茬,热处理后磨掉。

  不少厂,焊接和焊补成为必然。选用奥氏体基的锰镍焊条(D256或D266型),规格细长,φ3.2mm×350mm,外层药皮为碱性。操作时采用小电流,弱电弧,小焊道多焊层、始终保持低温度少热量的操作方法。一边焊接一边击打,消除应力。重要铸件必须探伤。

  1.焊前必须清理焊补处的泥垢、油垢和铁锈,仔细检查有无起层、裂纹、夹砂、气孔和缩孔等缺陷。若有这些缺陷,必须用砂轮或电弧气刨铲出。磨损的部位必须用砂轮磨去硬化层,因为硬化层的金属对裂纹十分敏感。

  2.焊前不应预热,多层焊时层间温度不应超过300℃,以防止过热使热影响区脆化。

  3.焊接时要尽可能地采用小线能量,尽量减少基本金属受热,采取措施为尽可能地加快接头的冷却。为此,用短弧、直流反极性、跳焊、短段焊、间隙焊、脉冲焊等工艺措施,采用这些措施能在一定程度上减少碳化物的析出。

  4.为防止产生热裂纹,可采用Cr-Mn或Cr-Ni奥氏体钢焊条打底。如果在低碳钢或低合金钢上堆焊ZGMn13奥氏体高锰钢时,可以先焊一层Cr-Ni或CR-Mn奥氏体钢作隔离焊道,以防产生裂纹。

  5.焊后为消除焊接应力,可用尖锤锤击焊接区。为使熔敷金属得到奥氏体组织,锤击后要迅速将焊接区进行喷水冷却。

  锰钢筛网是一种用于筛分过滤的金属网状结构元件。是一种采用锰钢网丝径为1.6mm-12mm丝线编织而成的筛网产品,它采用嵌入式(Mn65—Q)的编织方法,经纬交叠点不突出,用面平整,受力均匀,其特点易渗漏、耐磨、耐腐蚀。网丝断面为梯形。缝隙上窄下宽。可以广泛应用于矿山、煤炭、石油、化肥、粮食、食盐、环保等行业。硬度为HB180—230,具有较好的塑性和韧性。在受强烈冲击、磨擦时,表面因塑性变形而产生强大的加工硬化,表面硬度值可提高到HRC60以上,从而获得较高的耐磨性,而内部仍保持较高的塑性和韧性。当旧的表面磨损后,新的表面又会形成耐磨层,因此寿命可达到普通筛网的4—8倍,因此多用于大型煤矿行业中使用,也可以用于专业机械震动筛机、滚筒筛机、电磁高频筛机、沥青拌和机作为防护网使用.。广泛应用于多行业中的筛分、过滤、脱水、脱泥等作业。它具有很高的强度、刚度和承载能力,可以做成各种形状的刚性的筛分过滤装置。

  锰板即是低合金高强度钢板、即Q345钢板(旧称16mn),焊接性能好,可以用各种方法焊接,是一般压力容器的主要材料。。用于制作工程结构件,主要用于厂房的屋梁,塔吊的塔身。钢铁世界采购管家提醒你:锰板与锰钢略有不同,锰钢属于一种材质,而锰板是锰钢的板材,可以理解为锰板是锰钢的一种分类。

  Q345锰板以前的老牌号是16mn,现在新牌号出来了也就是现在的Q345系列,但是有对Q345进行了等级及用途的细分,其细分可以分为等级细分和用途细分,细分详情如下:

  其中按照等级细分的主要区别是:A级为不做冲击功试验,B级为常温冲击功试验(零上20度),C级为零度冲击功试验,D级为零下20度冲击功试验,E级为零下四十度冲击功试验,这一类的是按照用途选择材质等级。

  而其中按照用途细分的就更清楚了,Q345R为容器板,被广泛用于各类压力容器等,Q345qd和Q345qe为桥梁板,其中末尾的q为桥的简拼,为表示为桥梁板专用,而末尾最后一位D和E就是材质等级,分别同上为零下20度和零下40度耐低温。根据地区不同及要求不同选择合适的材质。

  高温下具有高的持久强度和蠕变强度,低温冲击韧度较好,工作温度高温可达500℃,低温可至—110℃,并具有高的静强度、冲击韧度及较高的疲劳强度,淬透性良好,无过热倾向,淬火变形小,冷变形时苏醒尚可,切削加工性中等,但有第一类回火脆性;焊接性不好,焊前需预热至150℃~400℃,焊后热处理以消除应力。一般在调质处理后使用,也可在高中频表面淬火或淬火及低、中温回火后使用。

  先来了解什么事普板。普板是钢板的一种,全称为普通钢素结构钢。主要用于除特殊钢以外的所有地方,结构钢顾名思义建筑用钢。同时还主要用于工程机械、矿山机械、重型汽车、桥梁、压力容器板等各类工程结构。

  普板和锰板的屈服点数值是不一样的,锰板比普板的要高,屈服强度的不同也是两者间的主要区别。

  普板跟锰板虽然外观看起来很相似,但是在使用的时候就会有体现出性能的优越程度不同,目前为止肯定是锰板的使用比普板的使用要广泛。从价格上来看,固然是锰板的价格是比较高。

  高锰钢(high manganese steel)是指含锰量在10%以上的合金钢。高锰钢是专为重工业提供使用的一种防磨钢材,应用领域包括采石、采矿、挖掘、煤炭工业、铸造和钢铁行业等。

  高锰钢最重要的特点是在强烈的冲击、挤压条件下,表层迅速发生加工硬化现象,使其在心部仍保持奥氏体良好的韧性和塑性的同时硬化层具有良好的耐磨性能。这是其它材料所不及的。但高锰钢的耐磨性只是在具备足以形成加工硬化的条件下才表现出其优越性,其他情况下则很差。

  而典型的Mn17耐磨高锰钢是在Mn13钢的基础上增加锰量,提高了奥氏体的稳定性,阻止碳化物的析出,进而可提高钢的强度和塑性,提高钢的加工硬化能力和耐磨性。比如用于北方的ZGMn18铁道叉寿命较ZGMn13提高20%~25%。

  经防磨技术处理后,材料表面可达到500--550布氏硬度,继续保持内部柔韧度,表面摩擦力最小化,可用高锰钢或类似材料进行焊接,可被乙炔氧炬切割,无磁性等。

  高锰钢铸件多采用砂型造型工艺方案,砂型铸造由于技术成熟,生产效率高而广为推广。也有采用特种铸造的。特种铸造是指在铸型材料、制型方法、金属液充型形式和金属在型中凝固条件等方面与砂型铸造有显著差别的铸造方法。特种铸造包括:熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、反压铸造、挤压铸造、离心铸造、消失模铸造、石膏型铸造、陶瓷精密型铸造、连续铸造、真空吸铸、细晶铸造、电磁铸造等。

  1.焊条用于ZGMn13奥氏体高锰钢焊接的焊条为低碳钢焊芯,并在药皮中加入适量合金元素,使熔敷金属得到高锰钢的化学成分和力学性能。

  2.用于焊接ZGMn13奥氏体高锰钢的焊条有两种类型:一种是高锰钢型焊条D256(EDMn-A-16)和(EDMn-B-16),主要用于堆焊受严重冲击磨料磨损零件,如碎石机颚板等;另一种是Cr-Mn型焊条D276(EDCrMo-B-16)和D277(EDCrMo-B-15),其堆焊金属处于介稳定状态的高锰奥氏体,当受到强烈冲击后转变为马氏体,主要用于耐气蚀的堆焊或高锰钢堆焊,如水轮机叶片、挖掘机斗齿等。

  3.焊补或焊接ZGMn13奥氏体高锰钢时,应该采用热源集中、线能量小的焊接方法,如手弧焊、熔化极气体保护焊等,不推荐使用气焊和钨极氩弧焊。

  高锰钢由于加工硬化现象,应尽量避免对铸件进行加工。铸件上的孔、槽尽可能铸出。但对高锰钢的加工也并非完全不可能。刀具修整一次进刀加工完的可以进行,不可避免的加工应在铸件工艺设计时放大加工量,以使加工的进刀量避开加工硬化层。

  高锰钢重新加热时,在250—800°C间存在碳化物析出的脆性温度区间,且铸态高锰钢又存在网状碳化物以及铸造应力,因此,焊接性能很差。

  高锰钢铸件,应在水韧处理后割冒口或缺陷焊补,焊后应快速冷却。为消除或尽可能减小热影响区,应用小电流,不连续施焊,或边焊边浇水冷却。焊条采用高锰钢焊条或奥氏体不锈钢焊条。若存在加工硬化层,应在焊前去除。

  高锰钢主要指弹簧钢板,韧性好,适于做开山刀(刃长大于30cm),但最好用旧钢板,就类似揉过的面更劲道。锰钢因为淬火工艺简单,所以多用于手工刀(尼泊尔廓尔喀军刀,藏刀,新疆英吉沙小刀) 高碳钢硬度较高,但含碳量也分很多级,且跟刀的长短应该成反比。1085就适合做比1095更长的刀,碳增加硬度同时也就降低韧性。 (碳钢种类更丰富,淬火温度要求较高,所以多为工业化刀具厂应用,而且做为顶尖世界水平的瑞典和日本手工刀匠多用碳钢,这样才能达到理想的硬度HRC58以上,几乎没有用锰钢的)

  这类钢含锰10%~15%,碳含量较高,一般为0.90%~1.50%,大部分在1.0%以上。其化学成分为(%):

  耐磨高锰钢特别适用于冲击磨料磨损和高应力碾碎磨料磨损工况,常用于制造球磨机衬板,锤式破碎机锤头,颚式破碎机颚板,圆锥破碎机轧臼壁、破碎壁,挖掘机斗齿、斗壁,铁道道岔,拖拉机和坦克的履带板等抗冲击、抗磨损的铸件。高锰钢还用于:防弹钢板,保险箱钢板等。

  Mn13耐磨板:是抵抗强冲击、大压力物料磨损等耐磨材料中的最佳选择,具有其它耐磨材料无法比拟的加工硬化特性,在较大冲击载荷或较大接触应力的作用下,钢板表层产生加工硬化,表面硬度由HB200迅速提升到HB500以上, 从而产生高耐磨的表面层,而钢板内层奥氏体仍保持良好的冲击韧性。

  Mn16耐磨板:随着现代工业的高速发展和科学技术的突飞猛进,高锰钢已成为磁悬浮列车、保险柜、防弹车、凿岩机器人、新型坦克等先进设备中首选的耐磨材料。许多新型材料和现代表面工程技术在性价比上仍无法与高锰钢相比。

  Mn18耐磨板:已完全达到了进口同类产品的质量性能,目前还未有比其他耐磨钢使用寿命短的反馈。

  Mn18Cr2耐磨板:随着表面硬化层的逐渐磨损,新的加工硬化层会连续不断形成。高锰扎制钢板对强冲击磨损和大应力磨损有极好的耐磨性能,在使用过程中不会出现破碎,而且具有便于切割、焊接、弯曲等易机械加工性能。

  这类钢含锰大于17%,碳含量一般均在1.0%以下,常在电机工业中用于制作护环等。这类钢的密度为7.87~7.98g/cm3。由于碳、锰含量均高,钢的导热能力差。导热系数为12.979W/(m•℃),约为碳素钢的1/3。由于钢是奥氏体组织,无磁性,其磁导率μ为1.003~1.03(H/m)。

  高锰钢的铸态组织通常是由奥氏体、碳化物和珠光体所组成,有时还含有少量的磷共晶。碳化物数量多时,常在晶界上呈网状出现。因此铸态组织的高锰钢很脆,无法使用,需要进行固溶处理。通常使用的热处理方法是固溶处理,即将钢加热到1050~1100℃,保温消除铸态组织,得到单相奥氏体组织,然后水淬,使此种组织保持到常温。热处理后钢的强度、塑性和韧性均大幅度提高,所以此种热处理方法也常称为水韧处理。

  高锰钢经过固溶处理后还会有少量的碳化物未溶解,当其数量较少符合检验标准时,仍可使用。

  奥氏体组织的高锰钢受到冲击载荷时,金属表面发生塑性变形。形变强化的结果,在变形层内有明显的加工硬化现象,表层硬度大幅度提高。低冲击载荷时,可以达到HB300~400,高冲击载荷时,可以达到HB500~800。随冲击载荷的不同,表面硬化层深度可达10~20mm。高硬度的硬化层可以抵抗冲击磨料磨损。高锰钢在强冲击磨料磨损条件下,有优异的抗磨性能,故常用于矿山、建材、火电等机械设备中,制作耐磨件。在低冲击工况条件下,因加工硬化效果不明显,高锰钢不能发挥材料的特性。

  在冲击载荷作用的冷变形过程中,由于位错密度大量增加,位错的交割、位错的塞积及位错和溶质原子的交互作用使钢得到强化。这是加工硬化的重要原因。另一个重要原因则是高锰奥氏体的层错能低,形变时容易出现堆垛层错,从而为ε马氏体的形成和形变孪晶的产生创造了条件。常规成分的高锰钢的形变硬化层中常可以看到高密度位错、位错塞积和缠结。ε马氏体和形变孪晶的出现使钢难以变形,尤其是后者的作用更大。上述各种因素都使高锰钢的硬化层得到很高程度的强化,硬度大幅度提高。

  高锰钢极易加工硬化,因而很难加工,绝大多数是铸件,极少量用锻压方法加工。高锰钢的铸造性能较好。钢的熔点低(约为1400℃),钢的液、固相线温度间隔较小,(约为50℃),钢的导热性低,因此钢水流动性好,易于浇注成型。高锰钢的线倍,故铸造时体积收缩和线收缩率均较大,容易出现应力和裂纹。为提高高锰钢的性能进行过很多合金化、微合金化、碳锰含量调整和沉淀强化处理等方面的研究,并在生产实践中得到应用。介稳奥氏体锰钢的出现则可较大幅度降低钢中碳、锰含量并使钢的形变强化速度提高,可适用于高和中低冲击载荷的工况条件,这是高锰钢的新发展。

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