Nanjing Mangan Manufacturing Co; Ltd (MGS Casting), der Experte für das Gießen von Manganstahl. Der Manganstahl ist „ASTM A128 Austenitischer Manganstahl“. Feste Lösung (nicht magnetisch) mit hohem Mn-Gehalt, Kaltverfestigungsstahl. Es ist eine schrecklich hohe Festigkeit, Duktilität, Zähigkeit und wunderbare Verschleißfestigkeit bei den anstrengendsten Anwendungen. Darüber hinaus weist dieser Stahl eine schrecklich niedrige Reibungskonstante auf, die für die Verschleißfestigkeit von entscheidender Bedeutung ist - insbesondere bei Stahl-Stahl-Anwendungen. Dieser Stahl lebt von starken Verschleißbedingungen. Je haltbarer und heftiger es wird, desto haltbarer wird die Oberfläche des Stahls. Diese Eigenschaft wird als arbeitshärtend angesehen. Die Tatsache, dass der Stoff darunter duktil bleibt, macht ihn zu einem handlichsten Stahl bei der Bekämpfung von Stößen und Abrieb. Dieser Stahl ist mit speziellen Elektroden mit hohem Mn-Gehalt schweißbar. Dank der Kaltverfestigungseigenschaften dieses Stahls eignet er sich nicht für die Bearbeitung mit Standardstrategien.
Mangan-Stahlgießerei
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Wärmebehandlung von Mangan-Stahlgussteilen
Im Idealfall können wärmebehandelte Manganstähle eine vollständig homogenisierte feinkörnige Mischkristallstruktur aufweisen. Die Korngröße kann eine Temperaturschwankung sein, und die Wärmebehandlung beeinflußt die Korngröße im allgemeinen nicht. Einige haben versucht, Möglichkeiten der Wärmebehandlung zu entwickeln, durch die 1st die Struktur zu einer perlitischen Struktur überarbeitet, die dann während der abschließenden Wärmebehandlung eine Kornverfeinerung bewirken kann. Diese Wege wurden aus zahlreichen Gründen nicht allgemein akzeptiert oder durchgesetzt. Ein Grund ist, dass diese Zyklen wegen der hohen Kammertemperaturen und langen Haltezeiten teuer werden. Außerdem wurde die Legierung durch diese Zyklen normalerweise nicht wesentlich verbessert.
Der typische Wärmebehandlungszyklus für viele 25-Stahlbleche mit einer Ordnungszahl besteht aus einer normalisierten Antwort, gefolgt von einer Wasserabkühlung. Dieser Zyklus könnte bei der Temperatur oder bei einer damit verbundenen erhöhten Temperatur beginnen, wobei auf die Anfangstemperatur der Gussteile gerechnet wird. Die Anfangstemperatur in der Wärmebehandlungskammer ist bereit, nahe an der Gusstemperatur zu sein, und wird dann langsam bis mäßig erhöht, bis die Einweichtemperatur erreicht ist. Die Einweichungstemperaturen sind im Allgemeinen hoch, um das Auflösen einer beliebigen anorganischen Verbindung zu erleichtern, die möglicherweise begünstigt ist. Temperaturen bei oder in der Nähe von 2000 ° F liefern der Ware im Allgemeinen das angegebene Homogenisierungsergebnis. Die chemische Zusammensetzung der Legierung kann letztendlich die Einweichtemperatur einstellen.
Mangan-Stahlgussteile benötigen eine schnelle Wasserabkühlung nach dem Einweichen der warmen Temperatur. Diese Abschreckung muss sofort erfolgen, wenn die Abgüsse von der Wärmebehandlungskammer entfernt sind. Die Geschwindigkeit dieses Abschreckens muss hoch genug sein, um einen Niederschlag von Karbiden zu verhindern. Abbildung 8 zeigt die Mikrostruktur von ordnungsgemäß abgeschreckten austenitischen Manganstählen. Eine lockere Abkühlung verringert die Zähigkeit des Gewebes dramatisch. Im ausgehärteten Zustand werden austenitische Manganstahlgussteile häufig mit sehr geringer Sorgfalt fertig bearbeitet.
Der einzige zu vermeidende Punkt bei wärmebehandelten austenitischen Manganstahlgussteilen ist ein erneutes Erhitzen über 500 ° F. Temperaturen bei oder über diesem Niveau können zur Ausfällung nadelförmiger Karbide führen, was die Zähigkeit drastisch verringern kann. Dieses Ergebnis ist zeit- und temperaturbasiert, meist mit längeren Zeiten und besseren Temperaturen, die jeweils größere Zähigkeitsverluste verursachen.
Mangan-Stahlguss-Bearbeitung
Mangan-Stahl ist aufgrund seiner einzigartigen verschleißfesten Eigenschaften im besten Fall sehr schwer zu bearbeiten. In der Anfangszeit der Manganstahlproduktion wurde davon ausgegangen, dass es nicht bearbeitbar ist, und die Teile wurden durch Schleifen geformt. Mit modernen Schneidwerkzeugen können jetzt Manganstähle gedreht, gebohrt und gefräst werden. Manganstahl bearbeitet nicht wie andere Stähle und erfordert normalerweise Werkzeuge, die mit einem negativen Spanwinkel hergestellt werden. Außerdem erzielen relativ niedrige Oberflächengeschwindigkeiten mit großen Schnitttiefen die besten Ergebnisse. Diese Anordnung erzeugt hohe Schnittkräfte und die Ausrüstung und die Werkzeuge müssen robust sein, um diesen Kräften standzuhalten. Jegliches Rattern des Werkzeugs kann zur Arbeitsverfestigung der zu bearbeitenden Oberfläche beitragen. Die meisten Schnitte werden normalerweise ohne Schmierung durchgeführt. Bei der Bearbeitung von Mangan ist es wichtig, die ausgehärtete Zone beim nächsten Schnitt kontinuierlich zu entfernen. Kleine Schlichtschnitte oder Werkzeuggeklapper führen dazu, dass sich die Härte aufbaut und die verbleibende Oberfläche praktisch nicht mehr bearbeitet werden kann.
Das Bohren von Manganstählen ist zwar möglich, jedoch sehr schwierig, und es sollten Löcher gebohrt werden. Wenn Bohrlöcher erforderlich sind, werden häufig Stahleinsätze in das Teil eingegossen, so dass der bearbeitbare Einsatz gebohrt oder gebohrt und mit Gewinde versehen werden kann.
Standardzusammensetzungsbereiche für austenitische Manganstahlgussteile (ASTM A128)
Klasse | C% | Mn% | Cr% | Mo% | Ni% | Si (max)% | P (Max)% |
EIN……. | 1.05-1.35 | 11.0 min | - | - | - | 1.00 | 0.07 |
B-1 | 0.9-1.05 | 11.5-14.0 | - | - | - | 1.00 | 0.07 |
B-2 | 1.05-1.2 | 11.5-14.0 | - | - | - | 1.00 | 0.07 |
B-3 | 1.12-1.28 | 11.5-14.0 | - | - | - | 1.00 | 0.07 |
B-4 | 1.2-1.35 | 11.5-14.0 | - | - | - | 1.00 | 0.07 |
C ……. | 1.05-1.35 | 11.5-14.0 | 1.5-2.5 | - | - | 1.00 | 0.07 |
D ……. | 0.7-1.3 | 11.5-14.0 | - | - | 3.0-4.0 | 1.00 | 0.07 |
E-1…. | 0.7-1.3 | 11.5-14.0 | - | 0.9-1.2 | - | 1.00 | 0.07 |
E-2…. | 1.05-1.45 | 11.5-14.0 | - | 1.2-2.1 | - | 1.00 | 0.07 |
F ……. | 1.05-1.35 | 6.0-8.0 | - | 0-9-1.2 | - | 1.00 | 0.07 |
Mechanische Eigenschaften des austenitischen Manganstahlgusses
IS Grade | Zugfestigkeit min (MPa) | Streckgrenze (Mpa) | Dehnung in Prozent min | Härte HB max | Winkel der Biegung Grad min |
1 | 600 | 300 | 24 | 229 | 150 |
2 | - | - | - | 229 | 150 |
3 | 600 | 300 | 24 | 229 | 150 |
4 | - | - | - | 229 | 150 |
5 | - | - | - | 229 | 150 |
6 | - | - | - | 280 | 150 |
7 | - | - | - | 280 | 150 |
Auswirkungen verschiedener Elemente beim Manganstahlguss
Unterschiedliche Elemente haben unterschiedliche Funktionen und Wirkungen in den Verschleißteilen aus Manganstahl.
Kohlenstoffelement. Kohlenstoff ist neben Mangan eines der beiden wichtigsten Elemente in Manganstählen. Manganstähle sind eine übersättigte Kohlenstofflösung. Für die meisten Standard-Manganstahlsorten liegen Kohlenstoff und Mangan in einem ungefähren Verhältnis von Mn / C = 10 vor. Diese Stähle haben daher typischerweise 12% Mn und 1.2% C. Dieses Verhältnis wurde hauptsächlich durch frühe Einschränkungen bei der Stahlherstellung festgelegt, und das feste Verhältnis hat keine wirkliche Bedeutung. Das Erhöhen des Kohlenstoffgehalts erhöht die Streckgrenze und verringert die Duktilität. Das folgende Bild zeigt die Auswirkungen einer Erhöhung des Kohlenstoffgehalts auf die Eigenschaften von 13% Manganstahl.
Die meisten Manganstähle werden zum Ausstechen von Abrieb und bei starkem Verschleiß verwendet, daher versuchen die Hersteller, den Kohlenstoffgehalt zu maximieren. Es gibt praktische Grenzen, und wenn der Kohlenstoffgehalt 1.3% überschreitet, treten Risse und ungelöste Korngrenzencarbide häufiger auf. Die Premium-Qualitäten von Manganstählen mit hohem Mangangehalt haben die obere Kohlenstoffgrenze weit über 1.3% hinausgeschoben.
Manganelement. Mangan ist ein Austenitstabilisator und ermöglicht diese Legierungsfamilie. Es verringert die Umwandlungstemperatur von Austenit zu Ferrit und hilft daher, eine vollständig austenitische Struktur bei Raumtemperatur beizubehalten. Legierungen mit 13% Mn und 1.1% C haben Martensit-Starttemperaturen unter -328 ° F. Die Untergrenze für den Mangangehalt in einfachem austenitischem Manganstahl liegt nahe 10%. Steigende Mangangehalte erhöhen tendenziell die Löslichkeit von Stickstoff und Wasserstoff im Stahl. Premiumlegierungen mit höherem Kohlenstoffgehalt und zusätzlichen Legierungselementen existieren mit Mangangehalten von 16-25% Mangan. Diese Legierungen sind Eigentum ihres Herstellers.
Silikonelement. Der Spezifikationsgehalt von Silizium in Stahl mit hohem Mangangehalt beträgt 0.3% ~ 0.8%. Silizium verringert die Löslichkeit von Kohlenstoff in Austenit, fördert die Karbidausfällung und verringert die Verschleißfestigkeit und Schlagzähigkeit von Stahl. Daher sollte der Siliziumgehalt an der unteren Spezifikationsgrenze kontrolliert werden.
Phosphorelement. Der Spezifikationsgehalt von Stahl mit hohem Mangangehalt beträgt P ≤ 0.7%. Beim Schmelzen von Stahl mit hohem Mangangehalt ist der Phosphorgehalt in Stahl aufgrund des hohen Phosphorgehalts in Ferromangan im Allgemeinen hoch. Da Phosphor die Schlagzähigkeit von Stahl verringert und das Gießen des Gussstücks leicht macht, sollte der Phosphorgehalt von Stahl so weit wie möglich verringert werden.
Schwefelelement. Die Spezifikation von Stahl mit hohem Mangangehalt erfordert S ≤ 0.05%. Aufgrund des hohen Mangangehalts verbinden sich der größte Teil des Schwefels und des Mangans im Stahl zu Mangansulfid (MNS) und gelangen in die Schlacke. Daher ist der Schwefelgehalt im Stahl häufig niedrig (im Allgemeinen nicht mehr als 0.03%). Daher ist die schädliche Wirkung von Schwefel in Stahl mit hohem Mangangehalt höher als die von Phosphor.
Chromelement. Chrom wird verwendet, um die Zugfestigkeit und den Fließwiderstand von Manganstählen zu erhöhen. Zugaben von bis zu 3.0% werden häufig verwendet. Chrom erhöht die lösungsgeglühte Härte und verringert die Zähigkeit des Manganstahls. Chrom erhöht weder die maximale Kalthärte noch die Kaltverfestigungsrate. Chromhaltige Typen erfordern höhere Wärmebehandlungstemperaturen, da Chromcarbide schwieriger in Lösung zu lösen sind. In einigen Anwendungen kann Chrom vorteilhaft sein, aber in vielen Anwendungen ist die Zugabe von Chrom zu Manganstahl nicht vorteilhaft.
Molybdänelement. Molybdänzusätze zu Manganstählen führen zu mehreren Veränderungen. Zunächst wird die Martensit-Starttemperatur gesenkt, wodurch der Austenit weiter stabilisiert und die Karbidausfällung verzögert wird. Als nächstes ändern Molybdänzusätze die Morphologie der Carbide, die sich beim Wiedererhitzen bilden, nachdem das Material eine Lösungsbehandlung erfahren hat. Korngrenzenfilme aus nadelförmigen Carbiden bilden sich typischerweise, aber nach Zugabe von Molybdän werden die ausfallenden Carbide zusammengeschmolzen und durch die Körner verteilt. Das Ergebnis dieser Änderungen ist, dass die Zähigkeit des Stahls durch Zugabe von Molybdän verbessert wird. Ein weiterer Vorteil von Molybdänzusätzen können die mechanischen Eigenschaften im Gusszustand verbessert werden. Dies kann ein echter Vorteil bei der Gussproduktion sein. Bei höheren Kohlenstoffqualitäten erhöht Molybdän die Tendenz zur beginnenden Fusion. Daher muss darauf geachtet werden, dies zu vermeiden, da die resultierenden mechanischen Eigenschaften stark beeinträchtigt werden.
Nickelelement. Nickel ist ein starker Austenitstabilisator. Nickel kann Umwandlungen und Karbidausfällungen auch bei verringerten Abkühlraten während des Abschreckens verhindern. Dies kann Nickel zu einer nützlichen Ergänzung bei Produkten mit schweren Querschnittsgrößen machen. Ein zunehmender Nickelgehalt ist mit einer erhöhten Zähigkeit, einem leichten Abfall der Zugfestigkeit verbunden und hat keinen Einfluss auf die Streckgrenze. Nickel wird auch zum Schweißen von Füllstoffen für Manganstähle verwendet, damit das abgeschiedene Material frei von Karbiden ist. Es ist typisch, dass diese Materialien zusammen mit dem erhöhten Nickelgehalt einen niedrigeren Kohlenstoffgehalt aufweisen, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen.
Aluminiumelement. Aluminium wird zur Desoxidation von Manganstahl verwendet, wodurch Loch- und andere Gasdefekte vermieden werden können. Es ist typisch, Zugaben von 3 Pfund / Tonne in der Pfanne zu verwenden. Eine Erhöhung des Aluminiumgehalts verringert die mechanischen Eigenschaften von Manganstahl, während die Sprödigkeit und das Heißreißen erhöht werden. In der Praxis ist es ratsam, die Aluminiumrückstände für die meisten Manganstahlsorten relativ niedrig zu halten.
Titanelement. 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.
Vergleich von Manganstahlguss mit unterschiedlichen Arbeitsbedingungen
Bei schwachem Schlagabrieb:
Hochmanganstahl kann grundsätzlich nicht härten. Aufgrund der geringen Aufprallkraft und der geringen Anforderung an die Materialzähigkeit können Materialien mit hoher ursprünglicher Härte ausgewählt werden, z. B. Lufttransport- und Hydraulikübertragungsleitungen, die aus Basaltgussstein hergestellt werden können. Für den zweiten und dritten Behälter der Zementmühle ist das Mahlmedium klein und die Schlagkraft gering, so dass spröde verschleißfeste Materialien wie Gusseisen mit niedrigem Chromgehalt, Gusseisen mit hohem Chromgehalt und sogar Weißgusse ausgewählt werden können. Die Lebensdauer von Manganstahl kann um das 1-4-fache erhöht werden.
Für abriebarme Verschleißbedingungen:
Obwohl hochmanganhaltiger Stahl eine Kaltverfestigung bewirken kann, ist seine Härte sehr gering. Aufgrund der geringen Schlagkraft können kohlenstoffreicher Stahl mit hohem Mangangehalt, mittlerer Manganstahl, bainitischer Stahl, niedriglegierter Martensitstahl und duktiles Bainit-Eisen ausgewählt werden. Beispielsweise kann für die Auskleidungsplatte (Behälter Nr. 1) der großen Mühle die Lebensdauer des martensitischen Legierungsstahls zg42crmnsi2mo ohne Verformung um das 2-3-fache erhöht werden. Gerade jetzt macht das Schleifmedium beim Zementmahlen die Verwendung von Gusskugeln mit hohem Chromgehalt allmählich populär, die nicht gut mit der Härte der Auskleidungsplatte mit hohem Manganstahl übereinstimmen, was die Verformung der Auskleidungsplatte beschleunigt und die Lebensdauer verringert, was die Notwendigkeit zeigt hohen Manganstahl zu ersetzen. Beim Zerkleinern des Materials mit der Proctor-Härte f ≤ 12 kann die Lebensdauer der 400 × 600-Backenbrecherplatte aus mittellegiertem martensitischem Stahl um 20% bis 50% erhöht werden, und die Eisenreste im zerkleinerten Material können abgesaugt werden Verbessern Sie die Reinheit des Materials, was sich positiv auf den Weißgrad von Weißzement und die Verringerung der kleinen Eisenoxidhöhle aus Quarzstein auswirkt. Zusätzlich kann der kleine Brecherhammer aus Stahl mit einer bestimmten Zähigkeit von 12 kg hergestellt werden.
Für Abriebbedingungen mit mittlerem Aufprall:
Wenn beispielsweise die Aufprallenergie 4J beträgt, entspricht dies dem Zerkleinern des Erzes mit F = 12-14. Martensitischer Stahl und modifizierter Stahl mit hohem Mangangehalt und besserer Zähigkeit können für die Zahnradplatte ausgewählt werden, und ihre Verschleißfestigkeit ist im Vergleich zu Stahl mit hohem Mangangehalt um 20% bis 100% erhöht. Zum Zerkleinern von Granit verwenden wir auch Zahnplatten aus Verbundwerkstoff mit hohem Manganstahl und hohem Chromgussstahl. Die Lebensdauer von Manganstahl erhöht sich um das 2.5-fache.
Für starke Schlagabriebbedingungen:
Wenn die Aufprallenergie größer als 5 J ist und die Erzhärte f = 16-19 beträgt, reicht die Sicherheit oder Verschleißfestigkeit von martensitischem Stahl als Zahnplatte oder Auskleidungsplatte nicht aus, und es wird weiterhin Material mit hoher Manganstahlserie benötigt. Zum Beispiel ist die Verschleißfestigkeit des Kegelbrechers mit φ 200 etwa 50% höher als die von Standardstahl mit hohem Mangangehalt, wenn chrom- und titanmodifizierter Stahl mit hohem Mangangehalt zum Zerkleinern von f = 17-19 Erzen verwendet wird. Beim Zerkleinern von f = 12-14 Erzen erhöht sich die Verschleißfestigkeit um 70% - 100%, was bedeutet, dass sich die Verschleißfestigkeitslücke zwischen beiden bei starkem Schlagverschleiß verringert. Es ist möglich, dass unter den Bedingungen eines starken Aufpralls ihre Kaltverfestigungsraten ähnlich sind. Die ursprüngliche Härte des modifizierten Stahls mit hohem Mangangehalt ist höher, und die Oberflächenhärte des modifizierten Stahls mit hohem Mangangehalt bleibt hoch und erreicht etwa hv700, während die des Standardstahls mit hohem Mangangehalt nach dem Härten mehr als hv600 beträgt, der Härteunterschied jedoch geringer ist als das unter dem mäßigen Aufprall, was dazu führt, dass sich auch die Verschleißfestigkeitsdifferenz verringert. Ultrahoher Manganstahl kann verwendet werden, um den normalen Betrieb einiger großer Hämmer unter starkem Aufprall zu gewährleisten. Wenn die Härte von Erz f ≤ 14 ist, ist die Lebensdauer von niedriglegiertem martensitischem Stahl etwa 50% höher als die von Standardstahl mit hohem Mangangehalt. Für Erz mit einer Härte von f> 14 wird in China immer noch der Standardstahl mit hohem Mangangehalt verwendet. Die Herstellung und Verwendung von modifiziertem Stahl mit hohem Mangangehalt wird durch die hohen Rohstoffkosten, den komplexen Produktionsprozess und die strengen Anforderungen beeinträchtigt. Im Ausland ist martensitischer Stahl die erste Wahl für das Auskleidungsmaterial, und dann wird häufig eine Gummiauskleidung verwendet. Die Lebensdauer kann im Vergleich zum Standard-Stahl mit hohem Mangangehalt um das 1-5-fache erhöht werden, und der Stromverbrauch, der Kugelverbrauch, das Mühlengeräusch und die Arbeitsintensität während der Wartung werden ebenfalls verringert. Chinas Gummiproduktindustrie entwickelt dieses Produkt.