Verschiedene Elemente spielen unterschiedliche Rollen in Gussteilen aus hochmanganiertem Stahl. Es gibt einige Auswirkungen verschiedener Elemente:
Wirkung des Kohlenstoffelements
Kohlenstoff ist neben Mangan eines der zwei wichtigsten Elemente in Manganstählen. Manganstähle sind eine übersättigte Lösung von Kohlenstoff. Bei den meisten Standardmanganstählen liegen Kohlenstoff und Mangan in einem ungefähren Verhältnis von Mn / C = 10. Diese Stähle haben daher typischerweise 12% Mn und 1.2% C. Dieses Verhältnis
wurde hauptsächlich durch frühe Beschränkungen der Stahlherstellung gegründet, und das feste Verhältnis hat keine wirkliche Bedeutung. Die Erhöhung des Kohlenstoffgehalts erhöht die Streckgrenze und senkt die Duktilität. Die folgenden Bilder zeigen, wie sich der Kohlenstoffgehalt auf die Eigenschaften von 13% Mangan-Stahl auswirkt.
Einfluss von Kohlenstoff auf die Zugeigenschaften von Manganstahl
Verrillungsgrad des austenitischen 12% Manganstahls im Verhältnis zum Kohlenstoffgehalt
Die Hauptbedeutung eines erhöhten Kohlenstoffgehalts besteht jedoch darin, die Verschleißfestigkeit der Furchen zu erhöhen, siehe Bilder oben. Die meisten Manganstähle werden beim Fugenbohren eingesetzt
Abnutzung und starke Abnutzungssituationen, daher versuchen Hersteller, den Kohlenstoffgehalt zu maximieren. Es gibt praktische Grenzen, und da der Kohlenstoffgehalt 1.3% übersteigt und Risse auftreten
Ungelöste Korngrenzencarbide werden immer häufiger. Die Premium-Sorten von Manganstählen, solche mit hohem Mangangehalt, haben das Obermaterial verdrängt
Kohlenstoffgrenze weit über 1.3%.
Wirkung des Mangan-Elements
Mangan ist ein Austenitstabilisator und ermöglicht diese Legierungsfamilie. Es senkt die Umwandlungstemperatur von Austenit in Ferrit und hilft daher, bei Raumtemperatur eine vollständig austenitische Struktur beizubehalten. Legierungen mit 13% Mn und 1.1% C haben eine Martensit-Starttemperatur unter -328 ° F. Die Untergrenze für den Mangangehalt in einfachem austenitischen Manganstahl liegt nahe 10%. Steigende Mangangehalte erhöhen tendenziell die Löslichkeit von Stickstoff und Wasserstoff im Stahl. Premiumlegierungen mit höherem
Kohlenstoffgehalte und zusätzliche Legierungselemente existieren mit Mangan-Gehalten aus 16-25% Mangan. Diese Legierungen sind Eigentum ihres Herstellers.
Wirkung des „Silicon“ -Elements
Siliziumgehalte von bis zu 1% werden in Manganstählen normalerweise als sicher angesehen, das Silizium übt jedoch keinen merklichen Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften aus. Bei 2.2% Silizium
Inhaltlich hat Avery eine starke Verringerung der Festigkeit und Verformbarkeit gezeigt. Die meisten der berichteten Experimente wurden mit kleinen Abschnittsgrößen von weniger als 1 Zoll durchgeführt.
Bei Betrachtung des Siliziumgehalts und schwererer Querschnittsgrößen kann die Schlagfestigkeit mit zunehmendem Siliziumgehalt stark abnehmen. In der folgenden Abbildung wird gezeigt, wie sich das Hinzufügen von 1.5% Si zu einer 6-Zoll-Abschnittsgröße ergibt. Die Daten zeigen eine Verringerung der Aufprallenergie um 75%, wenn das Silizium auf dieses Niveau erhöht wird. Es wird empfohlen, den Siliziumgehalt in Manganstahl niedrig zu halten, dh weniger als 0.6% Silizium, wenn Abschnittsgrößen über 1 Zoll hergestellt werden.
Einfluss von 1.5% Siliziumzugabe auf die Izod-Aufprallenergie und Zugdehnung von 6-Inch-Manganstahl
Wirkung des „Chrom“ -Elements
Chrom wird verwendet, um die Zugfestigkeit und den Fließwiderstand von Manganstählen zu erhöhen. Zusätze von bis zu 3.0% werden häufig verwendet. Chrom erhöht die lösungsgeglühte Härte und verringert die Zähigkeit des Manganstahls. Chrom erhöht nicht den maximalen gehärteten Härtegrad oder die Dehnung
Aushärtungsgeschwindigkeit. Chromhaltige Typen erfordern höhere Wärmebehandlungstemperaturen, da Chromkarbide schwerer in Lösung zu lösen sind. In einigen Anwendungen
Chrom kann für viele Anwendungen von Vorteil sein. Die Zugabe von Chrom zu Manganstahl hat keinen Vorteil.
Wirkung des "Nickel" -Elements
Nickel ist ein starker Austenitstabilisator. Nickel kann Umwandlungen und Karbidniederschläge auch bei reduzierten Abkühlraten während des Abschreckens verhindern. Dies kann Nickel zu einer sinnvollen Ergänzung bei Produkten mit großen Querschnittsgrößen machen. Ein Anstieg des Nickelgehalts ist mit einer erhöhten Zähigkeit, einem leichten Abfall der Zugfestigkeit verbunden und hat keinen Einfluss auf die Streckgrenze. Nickel wird auch beim Schweißen von Füllstoffen für Manganstähle verwendet, um zu ermöglichen, dass das abgeschiedene Material frei von Karbiden ist. Es ist typisch, niedrigere Kohlenstoffgehalte in diesen Materialien zusammen mit dem erhöhten Nickel zu haben, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen.
Wirkung des "Molybdän" -Elements
Molybdänzusätze zu Manganstählen führen zu mehreren Änderungen. Zunächst wird die Martensit-Temperatur abgesenkt, was den Austenit weiter stabilisiert und die Ausfällung von Karbid verzögert. Als Nächstes verändern Molybdänzusätze die Morphologie der Carbide, die sich während des Wiedererwärmens bilden, nachdem das Material einer Lösungsbehandlung unterzogen wurde. Korngrenzenfilme aus nadelförmigen Carbiden bilden sich typischerweise, aber nach Zugabe von Molybdän werden die ausfallenden Carbide durch die Körner vereinigt und dispergiert. Das Ergebnis dieser Änderungen ist, dass die Zähigkeit des Stahls durch die Zugabe von Molybdän verbessert wird. Ein weiterer Vorteil von Molybdänzusätzen kann beim Gießen mechanisch verbessert werden
Eigenschaften. Dies kann ein echter Vorteil bei der Gussproduktion sein. Bei höheren Kohlenstoffgehalten erhöht Molybdän die Tendenz zur beginnenden Fusion, daher muss vorsichtig vorgegangen werden
Vermeiden Sie dies, da die resultierenden mechanischen Eigenschaften stark beeinträchtigt werden. Molybdän ist vorteilhaft, wenn sehr schwere Profildicken aus Manganstahl hergestellt werden sollen. Hierbei handelt es sich um Abschnitte, die über 6 Zoll und insbesondere über 10 Zoll in der Abschnittsgröße liegen. Diese Abschnittsgrößen finden Sie in groß
primäre Kreiselbrechermäntel und dicke Backengussteile. Für diese Gussteile wird empfohlen, Molybdän im Bereich von 0.9% bis 1.2% hinzuzufügen, während der Anteil reduziert wird
Kohlenstoffgehalt zu 0.9% bis 1.0%.
Wirkung des „Aluminium“ -Elements
Aluminium wird zum Desoxidieren von Manganstahl verwendet, wodurch Lochblenden und andere Gasdefekte verhindert werden können. Es ist üblich, in der Pfanne Zusätze von 3lbs / Tonne zu verwenden. Zunehmendes Aluminium
Der Gehalt verringert die mechanischen Eigenschaften von Manganstahl, während die Sprödigkeit und das Heißreißen erhöht werden. In der Praxis ist es ratsam, Aluminiumreste angemessen zu halten
niedrig für die meisten Manganstähle. Neue Materialien, die einen hohen Aluminiumgehalt und etwa 30% Mangan enthalten, werden für hochfeste, gewichtsempfindliche Anwendungen entwickelt. In diesen Fällen wird die geringe Dichte des Aluminiums verwendet, um die Dichte der resultierenden Legierung zu verringern.
Wirkung des "Titan" -Elements
Titan kann zum Desoxidieren des Manganstahls verwendet werden. Darüber hinaus kann Titan Stickstoffgas in Titannitriden binden. Diese Nitride sind bei Stahlerzeugungstemperaturen stabile Verbindungen. Nach dem Zusammenbinden steht der Stickstoff nicht mehr zur Verfügung, um ein Loch in den Gussteilen zu verursachen. Titan kann auch verwendet werden, um die Korngröße zu verfeinern, aber der Effekt ist in schwereren Abschnitten minimal.
Wirkung des Cer-Elements
Cer kann verwendet werden, um die Korngröße von Manganstählen zu verfeinern. Die Verbindungen von Cer haben mit austenitischem Manganstahl ein niedrigeres Register als andere Verbindungen und sollten daher zu einer besseren Kornfeinung für diese Legierung führen. Es unterdrückt auch die Korngrenzenausscheidung an der Korngrenze, wodurch die Korngrenzen verstärkt werden. Es wird berichtet, dass auch die Schlagfestigkeiten für mit Cer legierte Manganstähle verbessert sind.
Wirkung des "Phosphor" -Elements
Phosphor ist für Manganstahl sehr schädlich. Es bildet einen schwachen eutektischen Phosphorfilm an den Austenitkorngrenzen. Phosphor ist schwer aus Manganstählen zu entfernen, und die wirksamste Methode zur Kontrolle ist die sorgfältige Auswahl der Einsatzmaterialien. ASTM A128 gibt ein Phosphormaximum von 0.07% an, dies ist jedoch der Fall
empfohlen, den Phosphorgehalt bei der Herstellung von hochwertigem Manganstahl weit unter diesem Niveau zu halten.
Wirkung des Schwefelelements
Schwefel ist zwar bei den meisten Stählen kein Vorteil, verursacht jedoch bei Manganstählen nur wenige Probleme. Die hohen Manganwerte halten den Schwefel in Mangansulfideinschlüssen des kugelförmigen Typs gebunden.
Wirkung des Bor-Elements
Mit Bor wurde versucht, die Kornfeinung in Manganstählen herzustellen. Mit steigenden Borspiegeln fällt jedoch ein sprödes Boridcarbid-Eutektikum am Korn aus
Grenzen. Bor beschleunigt auch die Zersetzung des Austenits, wenn der Manganstahl erneut erhitzt wird, wodurch das Material nicht schweißbar ist. Es wird nicht empfohlen, Bor in Manganstählen zu verwenden.
