Nanjing Manganese Manufacturing Co; Ltd (MGS Casting), qui est l'expert dans le domaine de la coulée d'acier au manganèse. L'acier au manganèse est un «acier au manganèse austénitique ASTM A128». Acier à haute teneur en Mn, solution solide (non magnétique), écrouissage. c'est une résistance, une ductilité, une ténacité et une excellente résistance à l'usure terriblement élevées dans les applications les plus éprouvantes. De plus, cet acier présente une constante de friction extrêmement faible qui est incroyablement vitale pour la résistance à l'usure - en particulier dans les applications acier sur acier. Cet acier se développe dans des conditions d'usure sévères. Il reçoit beaucoup d'impact et de martèlement, plus la surface de l'acier devient durable. Cette caractéristique est l'écrouissage par la pensée. le fait même que le tissu reste ductile en dessous en fait un acier le plus pratique pour lutter contre les chocs et l'abrasion. Cet acier est soudable avec des électrodes spéciales à haute teneur en Mn. grâce aux caractéristiques d'écrouissage de cet acier, il ne se prête pas à l'usinage par des stratégies standard.
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Traitement thermique des pièces moulées en acier au manganèse
Idéalement, les aciers au manganèse traités thermiquement peuvent présenter une microstructure de solution solide à grains fins totalement homogénéisée. La taille des grains peut correspondre à une température de jaillissement et le traitement thermique n'influence généralement pas la taille des grains. Certains ont essayé de développer des méthodes de traitement thermique permettant à 1st de retravailler la structure en une structure perlitique, ce qui pourrait ensuite donner un raffinement du grain dans le traitement thermique final. Ces moyens n'ont pas été largement acceptés ou appliqués pour de nombreuses raisons. Une des raisons est que ces cycles deviennent coûteux en raison des températures élevées dans la chambre et des longs temps de maintien nécessaires. de plus, l'alliage n'était généralement pas considérablement amélioré par ces cycles.
Le cycle de traitement thermique typique de nombreuses tôles d’acier 25 comportant un nombre atomique consiste en une réponse normale suivie d’une trempe à l’eau. Ce cycle pourrait décoller à la température ou à une température élevée associée en tenant compte de la température initiale des pièces moulées. La température de départ dans la chambre de traitement thermique est prête à être proche de la température de coulée et est ensuite augmentée lentement à une vitesse modérée jusqu'à ce que la température de trempage soit atteinte. Les températures de trempage sont généralement élevées afin de faciliter la dissolution de tout composé inorganique susceptible de constituer un don. Les températures égales ou proches de 2000 ° F ne permettent généralement pas de fournir aux produits le résultat d'homogénéisation spécifié. La composition chimique de l'alliage peut en fin de compte définir la température de trempage.
Les pièces en acier au manganèse nécessitent une trempe rapide à l’eau après le maintien à chaud. Cette trempe doit se produire instantanément lorsque les pièces moulées sont éloignées de la chambre de traitement thermique. la vitesse de cette trempe doit être suffisamment élevée pour empêcher toute précipitation de carbures. La figure huit montre la microstructure d'un acier austénitique au manganèse convenablement trempé. Un léger relâchement réduira considérablement la ténacité du tissu. Dans les conditions difficiles, les pièces moulées en acier austénitique au manganèse sont souvent traitées au final avec très peu de soin particulier.
Le produit à éviter avec les pièces moulées en acier austénitique au manganèse traité thermiquement est un réchauffement supérieur à 500 ° F. Des températures égales ou supérieures à ce niveau peuvent provoquer la précipitation de carbures en forme d'aiguilles, ce qui pourrait réduire considérablement la ténacité. Ce résultat est basé sur le temps et la température principalement avec des durées plus longues et de meilleures températures, chacune infligeant des pertes de ténacité plus importantes.
Usinage de la fonderie d'acier au manganèse
Les propriétés uniques de résistance à l'usure de l'acier au manganèse rendent également, au mieux, l'usinage difficile. Aux débuts de la production d'acier au manganèse, on pensait qu'il était impossible à usiner et que le meulage était utilisé pour façonner les pièces. Maintenant, avec des outils de coupe modernes, il est possible de tourner, aléser et moudre les aciers au manganèse. L'acier au manganèse ne se machine pas comme les autres aciers et nécessite généralement des outils fabriqués avec un angle de coupe négatif. De plus, les vitesses de surface relativement faibles avec des profondeurs de coupe importantes donnent les meilleurs résultats. Cette disposition produit des efforts de coupe élevés et l'équipement et l'outillage doivent être robustes pour résister à ces efforts. Toute bavure de l'outillage peut ajouter à l'écrouissage de la surface à usiner. La plupart des coupes sont généralement effectuées sans lubrification. Lors de l'usinage du manganèse, il est important d'éliminer en permanence la zone durcie à la coupe suivante. De petites coupes de finition ou des bavardages d’outils augmenteront la dureté et rendront la surface restante pratiquement inutilisable.
Le forage des aciers au manganèse, bien que possible, est très difficile et les trous requis doivent être coulés dans la pièce plutôt que percés. Si des trous sont nécessaires pour percer, des insertions en acier doux sont souvent coulées dans la pièce afin que l'insert pouvant être usiné puisse être percé ou percé et taraudé.
Gamme de composition standard pour les produits moulés en acier austénitique au manganèse (ASTM A128)
Alliage | C% | mn% | Cr% | Mo% | Ni% | Si (max)% | P (Max)% |
UNE……. | 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 |
RÉ……. | 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 |
Propriétés mécaniques du moulage d'acier austénitique au manganèse
IS Grade | Résistance à la traction min (MPa) | Rendement Stress Min (Mpa) | % D'élongation | Dureté HB Max | Angle de courbure Degrés 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 |
Effets de divers éléments dans la coulée d'acier au manganèse
Différents éléments ont des fonctions et des effets différents dans les pièces d'usure en acier au manganèse.
Élément de carbone. Le carbone est l'un des deux éléments les plus importants des aciers au manganèse avec le manganèse. Les aciers au manganèse sont une solution sursaturée de carbone. Pour la plupart des nuances d'acier au manganèse standard, le carbone et le manganèse sont dans un rapport approximatif de Mn / C = 10. Ces aciers sont donc typiquement de 12% Mn et 1.2% C. Ce ratio a été principalement établi par les premières limitations de la fabrication de l'acier et le ratio fixe n'a pas vraiment de signification. L'augmentation de la teneur en carbone augmente la limite d'élasticité et diminue la ductilité. Voir l'image suivante pour les effets de l'augmentation de la teneur en carbone sur les propriétés de l'acier au manganèse 13%.
La plupart des aciers au manganèse sont utilisés pour gouger l'abrasion et les situations d'usure à fort impact afin que les fabricants essaient de maximiser la teneur en carbone. Il existe des limites pratiques et comme la teneur en carbone dépasse 1.3%, la fissuration et les carbures aux joints de grains non dissous deviennent plus répandus. Les nuances supérieures des aciers au manganèse, ceux à forte teneur en manganèse, ont poussé la limite supérieure de carbone bien au-delà de 1.3%.
Élément de manganèse. Le manganèse est un stabilisant d'austénite et rend possible cette famille d'alliages. Il diminue la température de transformation de l'austénite en ferrite et aide donc à conserver une structure entièrement austénitique à température ambiante. Les alliages avec 13% Mn et 1.1% C ont des températures de départ de martensite inférieures à -328 ° F. La limite inférieure de la teneur en manganèse dans l'acier au manganèse austénitique brut est proche de 10%. L'augmentation des niveaux de manganèse a tendance à augmenter la solubilité de l'azote et de l'hydrogène dans l'acier. Des alliages de première qualité avec des teneurs en carbone plus élevées et des éléments d'alliage supplémentaires existent avec des niveaux de manganèse de 16-25% de manganèse. Ces alliages sont la propriété de leur fabricant.
Élément en silicone. La teneur spécifiée du silicium dans l'acier à haute teneur en manganèse est de 0.3% ~ 0.8%. Le silicium réduira la solubilité du carbone dans l'austénite, favorisera la précipitation du carbure et réduira la résistance à l'usure et la ténacité aux chocs de l'acier. Par conséquent, la teneur en silicium doit être contrôlée à la limite de spécification inférieure.
Élément de phosphore. Le contenu de spécification de l'acier à haute teneur en manganèse est P ≤ 0.7%. Lors de la fusion d'acier à haute teneur en manganèse, en raison de la teneur élevée en phosphore du ferromanganèse, la teneur en phosphore de l'acier est généralement élevée. Étant donné que le phosphore réduira la résistance aux chocs de l'acier et rendra la pièce moulée facile à fissurer, la teneur en phosphore de l'acier doit être réduite autant que possible.
Élément de soufre. La spécification de l'acier à haute teneur en manganèse requiert S ≤ 0.05%. En raison de la teneur élevée en manganèse, la plupart du soufre et du manganèse de l'acier se combinent pour former du sulfure de manganèse (MNS) et pénètrent dans le laitier. Par conséquent, la teneur en soufre de l'acier est souvent faible (généralement pas plus de 0.03%). Par conséquent, l'effet nocif du soufre dans l'acier à haute teneur en manganèse est plus élevé que celui du phosphore.
Élément de chrome. Le chrome est utilisé pour augmenter la résistance à la traction et la résistance à l'écoulement des aciers au manganèse. Des ajouts allant jusqu'à 3.0% sont souvent utilisés. Le chrome augmente la dureté recuite en solution et diminue la ténacité de l'acier au manganèse. Le chrome n'augmente pas le niveau maximal de dureté écroui ou le taux d'écrouissage. Les nuances contenant du chrome nécessitent des températures de traitement thermique plus élevées car les carbures de chrome sont plus difficiles à dissoudre en solution. Dans certaines applications, le chrome peut être bénéfique, mais dans de nombreuses applications, il n'y a aucun avantage à ajouter du chrome à l'acier au manganèse.
Élément de molybdène. Les ajouts de molybdène aux aciers au manganèse entraînent plusieurs changements. Premièrement, la température de démarrage de la martensite est abaissée, ce qui stabilise davantage l'austénite et retarde la précipitation du carbure. Ensuite, les ajouts de molybdène modifient la morphologie des carbures qui se forment pendant le réchauffage après que le matériau a subi un traitement en solution. Des films limites de grains de carbures aciculaires se forment généralement, mais après l'ajout de molybdène, les carbures qui précipitent sont coalescés et dispersés à travers les grains. Le résultat de ces changements est que la ténacité de l'acier est améliorée par l'ajout de molybdène. Un autre avantage des ajouts de molybdène peut être l'amélioration des propriétés mécaniques telles que coulées. Cela peut être un réel avantage lors de la production de pièces moulées. Dans des qualités de carbone plus élevées, le molybdène augmentera la tendance à la fusion naissante, il faut donc prendre soin d'éviter cela car les propriétés mécaniques résultantes seront sévèrement diminuées.
Élément de nickel. Le nickel est un puissant stabilisant d'austénite. Le nickel peut empêcher les transformations et la précipitation du carbure, même à des vitesses de refroidissement réduites pendant la trempe. Cela peut faire du nickel un ajout utile dans les produits qui ont de lourdes sections. L'augmentation de la teneur en nickel est associée à une ténacité accrue, une légère baisse de la résistance à la traction et n'a aucun effet sur la limite d'élasticité. Le nickel est également utilisé dans le soudage des matériaux d'apport pour les aciers au manganèse pour permettre au matériau tel que déposé d'être exempt de carbures. Il est typique d'avoir des niveaux de carbone plus faibles dans ces matériaux avec le nickel élevé pour produire le résultat souhaité.
Élément en aluminium. L'aluminium est utilisé pour désoxyder l'acier au manganèse, ce qui peut empêcher les trous d'épingle et autres défauts de gaz. Il est typique d'utiliser des ajouts de 3 lb / tonne dans la poche. L'augmentation de la teneur en aluminium diminue les propriétés mécaniques de l'acier au manganèse tout en augmentant la fragilité et le déchirement à chaud. En pratique, il est conseillé de maintenir les résidus d'aluminium assez bas pour la plupart des nuances d'acier au manganèse.
Élément en titane. Le titane peut être utilisé pour désoxyder l'acier au manganèse. De plus, le titane peut retenir l'azote gazeux dans les nitrures de titane. Ces nitrures sont des composés stables aux températures de fabrication de l'acier. Une fois attaché, l'azote n'est plus disponible pour causer la formation de trous dans les moulages. Le titane peut également être utilisé pour affiner la taille du grain, mais l'effet est minime dans les sections les plus lourdes.
Comparaison de la coulée d'acier au manganèse avec différentes conditions de travail
Pour les conditions d'usure abrasive par impact faible:
l'acier à haute teneur en manganèse ne peut pas travailler en durcissement fondamentalement. En raison de la faible force d'impact et d'une faible exigence de ténacité du matériau, des matériaux avec une dureté d'origine élevée peuvent être sélectionnés, tels que le transport aérien et la conduite de transmission hydraulique, qui peuvent être en pierre de fonte de basalte. Pour les deuxième et troisième bacs du broyeur à ciment, le milieu de broyage est petit et la force d'impact est faible, de sorte que les matériaux fragiles et résistants à l'usure tels que la fonte à faible teneur en chrome, la fonte à haute teneur en chrome et même la fonte blanche peuvent être sélectionnés. La durée de vie de l'acier au manganèse peut être augmentée de 1 à 4 fois.
Pour les conditions d'usure abrasive à faible impact:
Bien que l'acier à haute teneur en manganèse puisse produire un écrouissage, sa dureté est très faible. En raison de la faible force d'impact, l'acier à haute teneur en carbone à haute teneur en manganèse, l'acier au manganèse moyen, l'acier bainitique, l'acier martensite faiblement allié et la fonte ductile bainite peuvent être sélectionnés. Par exemple, pour la plaque de revêtement (bac n ° 1) du grand broyeur, la durée de vie de l'alliage d'acier martensitique zg42crmnsi2mo peut être augmentée de 2 à 3 fois sans déformation. Surtout maintenant, le milieu de broyage dans le broyage du ciment popularise progressivement l'utilisation de la bille coulée à haute teneur en chrome, qui ne correspond pas bien à la dureté de la plaque de revêtement en acier à haute teneur en manganèse, ce qui accélère la déformation de la plaque de revêtement et réduit la durée de vie, ce qui montre la nécessité de remplacer l'acier à haute teneur en manganèse. Lors du broyage du matériau avec une dureté Proctor f ≤ 12, la durée de vie de la plaque de concasseur à mâchoires 400 × 600 en acier martensitique en alliage moyen peut être augmentée de 20% ~ 50%, et les chutes de fer dans le matériau broyé peuvent être aspirées pour améliorer la pureté du matériau, ce qui est bénéfique pour augmenter la blancheur du ciment blanc et réduire la petite grotte d'oxyde de fer de la brique de silice. De plus, le petit marteau concasseur peut être en acier avec une certaine ténacité de 12 kg.
Pour des conditions d'usure abrasive à impact moyen:
Par exemple, lorsque l'énergie d'impact est de 4J, cela équivaut à broyer le minerai avec F = 12-14. L'acier martensitique et l'acier à haute teneur en manganèse modifié avec une meilleure ténacité peuvent être sélectionnés pour la plaque d'engrenage, et leur résistance à l'usure est augmentée de 20% à 100% par rapport à l'acier à haute teneur en manganèse. Nous utilisons également de l'acier à haute teneur en manganèse et une plaque à dents composite en acier moulé à haute teneur en chrome pour écraser le granit. La durée de vie de l'acier au manganèse est multipliée par 2.5.
Pour les conditions d'usure abrasive à fort impact:
lorsque l'énergie d'impact est supérieure à 5J et que la dureté du minerai est f = 16-19, la sécurité ou la résistance à l'usure de l'acier martensitique en tant que plaque à dents ou plaque de revêtement n'est pas suffisante, et un matériau de série en acier au manganèse à haute teneur en manganèse est toujours nécessaire. Par exemple, la résistance à l'usure du concasseur à cône φ 200 est environ 50% plus élevée que celle de l'acier standard à haute teneur en manganèse en utilisant de l'acier à haute teneur en manganèse modifié au chrome et au titane pour écraser des minerais f = 17-19. Lors du concassage des minerais f = 12-14, la résistance à l'usure augmente de 70% à 100%, ce qui signifie que l'écart de résistance à l'usure entre les deux est réduit en cas de forte usure par impact. Il est possible que sous la condition d'un fort impact, leurs taux d'écrouissage soient similaires. La dureté d'origine de l'acier à haute teneur en manganèse modifié est plus élevée et la dureté de surface de l'acier à haute teneur en manganèse modifié reste élevée, atteignant environ hv700, tandis que celle de l'acier à haute teneur en manganèse standard est supérieure à hv600 après durcissement, mais la différence de dureté est plus petite que sous l'impact modéré, ce qui entraîne une différence de résistance à l'usure également réduite. L'acier au manganèse ultra-haut peut être utilisé pour assurer le fonctionnement normal de certains marteaux de grande taille sous un fort impact. Lorsque la dureté du minerai f ≤ 14, la durée de vie de l'acier martensitique faiblement allié est environ 50% plus élevée que celle de l'acier standard à haute teneur en manganèse. Pour le minerai de dureté f> 14, l'acier standard à haute teneur en manganèse est toujours utilisé en Chine. La production et l'utilisation d'acier modifié à haute teneur en manganèse sont affectées en raison de son coût élevé en matière première, de son processus de production complexe et de ses exigences strictes. Dans les pays étrangers, l'acier martensitique est le premier choix de matériau de revêtement, puis le revêtement en caoutchouc est largement utilisé. Sa durée de vie peut être augmentée de 1 à 5 fois par rapport à l'acier standard à haute teneur en manganèse, et la consommation d'énergie, la consommation de billes, le bruit du broyeur et l'intensité du travail pendant la maintenance sont également réduits. L'industrie chinoise des produits en caoutchouc développe ce produit.