Fusione di acciaio al manganese

Idealmente, gli acciai al manganese trattati termicamente possono avere una microstruttura a soluzione solida a grana fine totalmente omogeneizzata. La granulometria può essere un'esibizione di temperatura di zampillatura e il trattamento del calore generalmente non influenza la dimensione del grano. Alcuni hanno provato a sviluppare metodi di trattamento del calore che 1st rielaborerà la struttura in una struttura perlitica, che potrebbe quindi fornire un affinamento del grano all'interno del trattamento termico finale. Questi modi non sono stati ampiamente accettati o applicati per numerose ragioni. Una ragione è che questi cicli diventano costosi a causa delle alte temperature della camera e dei lunghi tempi di attesa necessari. inoltre, la lega di solito non migliorava in modo considerevole con questi cicli.
Il tipico ciclo di trattamento termico per molti fogli di acciaio numero 25 atomici consiste in una risposta normalizzata seguita da un raffreddamento ad acqua. Questo ciclo potrebbe decollare alla temperatura o ad un associato aumento della temperatura sulla temperatura iniziale dei getti. La temperatura iniziale all'interno della camera di trattamento termico è pronta per essere vicina alla temperatura dei getti e viene quindi aumentata ad una velocità da lenta a moderata fino al raggiungimento della temperatura di ammollo. Le temperature di immersione sono generalmente elevate in modo da facilitare la dissoluzione di qualsiasi composto inorganico che potrebbe essere un regalo. Le temperature ao vicino a 2000 ° F generalmente non danno luogo al risultato di omogeneizzazione specificato. La composizione chimica della lega può infine impostare la temperatura di ammollo.
I getti di acciaio al manganese necessitano di un rapido raffreddamento dell'acqua dopo l'immersione a temperatura calda. Questa tempra deve verificarsi istantaneamente quando i getti sono lontani dalla camera di trattamento del calore. la velocità di questo raffreddamento deve essere sufficientemente alta da prevenire qualsiasi precipitazione di carburi. La figura otto mostra la microstruttura di acciaio al manganese austenitico opportunamente temprato. Un allentamento lento ridurrà drasticamente la robustezza del tessuto. all'interno della condizione indurita, i getti di acciaio al manganese austenitico vengono spesso lavorati con estrema cura speciale.
L'unico elemento da evitare con i getti di acciaio al manganese austenitico trattato termicamente si sta riscaldando più in alto rispetto a 500 ° F. Temperature superiori o superiori a questo livello possono causare la precipitazione di carburi a forma di ago, che potrebbero ridurre drasticamente la tenacità. Questo risultato è il tempo e la temperatura basati principalmente con tempi più lunghi e temperature migliori, ognuna delle quali infligge maggiori perdite di forza.

Le proprietà uniche di resistenza all'usura in acciaio al manganese rendono anche molto difficile la lavorazione, nel migliore dei casi. Nei primi tempi della produzione di acciaio al manganese, si pensava che fosse inaffidabile e si usava la macinatura per modellare le parti. Ora con i moderni utensili da taglio è possibile girare, forare e fresare acciai al manganese. L'acciaio al manganese non lavora come gli altri acciai e normalmente richiede utensili realizzati con un angolo di spoglia negativo. Inoltre, le velocità superficiali relativamente basse con grandi profondità di taglio producono i migliori risultati. Questa disposizione produce elevate forze di taglio e l'attrezzatura e gli utensili devono essere robusti per resistere a queste forze. Qualsiasi vibrazione degli utensili può aumentare l'indurimento della superficie da lavorare. La maggior parte del taglio viene in genere eseguita senza alcun tipo di lubrificazione. Durante la lavorazione del manganese è importante rimuovere continuamente la zona indurita dal lavoro con il taglio successivo. Piccoli tagli di finitura o chiacchierate degli utensili causano la durezza della costruzione e rendono la superficie rimanente praticamente impossibile da rifinire.
La foratura di acciai al manganese, laddove possibile, è molto difficile e i fori richiesti devono essere gettati nella parte rispetto alle perforazioni. Se sono necessari fori, gli inserti in acciaio dolce vengono spesso inseriti nella parte in modo che l'inserto da lavorare possa essere forato o forato e maschiato.

Elementi diversi hanno funzioni ed effetti diversi nelle parti soggette ad usura della fusione di acciaio al manganese.

Elemento in carbonio. Il carbonio è uno dei due elementi più importanti negli acciai al manganese insieme al manganese. Gli acciai al manganese sono una soluzione supersatura di carbonio. Per la maggior parte dei tipi di acciaio al manganese standard, il carbonio e il manganese sono in un rapporto approssimativo di Mn / C = 10. Questi acciai, quindi, sono tipicamente 12% Mn e 1.2% C. Questo rapporto è stato determinato principalmente dai primi limiti di fabbricazione dell'acciaio e il rapporto fisso non ha alcun significato reale. L'aumento del contenuto di carbonio aumenta la resistenza allo snervamento e riduce la duttilità. Vedere la figura seguente per gli effetti dell'aumento del contenuto di carbonio sulle proprietà del 13% dell'acciaio al manganese.

La maggior parte degli acciai al manganese vengono utilizzati in situazioni di abrasione da scriccatura e usura ad alto impatto, quindi i produttori cercano di massimizzare il contenuto di carbonio. Esistono limiti pratici e, poiché il contenuto di carbonio supera l'1.3%, la fessurazione e i carburi al bordo del grano indisciolto diventano più diffusi. Le qualità premium degli acciai al manganese, quelli con un alto contenuto di manganese, hanno spinto il limite superiore di carbonio ben oltre l'1.3%.

Elemento manganese. Il manganese è uno stabilizzante dell'austenite e rende possibile questa famiglia di leghe. Riduce la temperatura di trasformazione da austenite a ferrite e quindi aiuta a mantenere una struttura completamente austenitica a temperatura ambiente. Le leghe con il 13% di Mn e l'1.1% di C hanno temperature iniziali di martensite inferiori a -328 ° F. Il limite inferiore per il contenuto di manganese nell'acciaio al manganese austenitico è vicino al 10%. L'aumento dei livelli di manganese tende ad aumentare la solubilità dell'azoto e dell'idrogeno nell'acciaio. Esistono leghe premium con un contenuto di carbonio più elevato ed elementi di lega aggiuntivi con livelli di manganese dal 16 al 25% di manganese. Queste leghe sono di proprietà del loro produttore.

Elemento in silicone. Il contenuto delle specifiche di silicio nell'acciaio ad alto contenuto di manganese è dello 0.3% ～ 0.8%. Il silicio ridurrà la solubilità del carbonio nell'austenite, promuoverà la precipitazione del carburo e ridurrà la resistenza all'usura e la tenacità all'urto dell'acciaio. Pertanto, il contenuto di silicio dovrebbe essere controllato al limite di specifica inferiore.

Elemento fosforo. Il contenuto delle specifiche dell'acciaio ad alto contenuto di manganese è P ≤ 0.7%. Quando si fonde acciaio ad alto contenuto di manganese, a causa dell'alto contenuto di fosforo nel ferromanganese, il contenuto di fosforo nell'acciaio è generalmente elevato. Poiché il fosforo ridurrà la resistenza agli urti dell'acciaio e renderà la fusione facile da rompere, il contenuto di fosforo dell'acciaio dovrebbe essere ridotto il più possibile.

Elemento di zolfo. La specifica dell'acciaio ad alto contenuto di manganese richiede S ≤ 0.05%. A causa dell'elevato contenuto di manganese, la maggior parte dello zolfo e del manganese nell'acciaio si combinano tra loro per formare solfuro di manganese (MNS) ed entrare nelle scorie. Pertanto, il contenuto di zolfo nell'acciaio è spesso basso (generalmente non più dello 0.03%). Pertanto, l'effetto dannoso dello zolfo nell'acciaio ad alto contenuto di manganese è superiore a quello del fosforo.

Elemento di cromo. Il cromo viene utilizzato per aumentare la resistenza alla trazione e la resistenza al flusso degli acciai al manganese. Spesso vengono utilizzate aggiunte fino al 3.0%. Il cromo aumenta la durezza ricotta in soluzione e diminuisce la tenacità dell'acciaio al manganese. Il cromo non aumenta il livello massimo di durezza incrudito o il tasso di incrudimento. Le qualità per cuscinetti di cromo richiedono temperature di trattamento termico più elevate poiché i carburi di cromo sono più difficili da sciogliere in soluzione. In alcune applicazioni, il cromo può essere utile, ma in molte applicazioni non vi è alcun vantaggio nell'aggiunta di cromo all'acciaio al manganese.

Elemento di molibdeno. Le aggiunte di molibdeno agli acciai al manganese comportano diversi cambiamenti. Innanzitutto, la temperatura di inizio della martensite viene abbassata, il che stabilizza ulteriormente l'austenite e ritarda la precipitazione del carburo. Successivamente, le aggiunte di molibdeno modificano la morfologia dei carburi che si formano durante il riscaldamento dopo che il materiale ha subito un trattamento in soluzione. Tipicamente si formano pellicole di confine di grano di carburi aciculari, ma dopo l'aggiunta di molibdeno i carburi che precipitano vengono uniti e dispersi attraverso i grani. Il risultato di questi cambiamenti è che la tenacità dell'acciaio viene migliorata con l'aggiunta di molibdeno. Un altro vantaggio delle aggiunte di molibdeno può essere il miglioramento delle proprietà meccaniche come colate. Questo può essere un vero vantaggio durante la produzione della fusione. In gradi di carbonio più elevati il ​​molibdeno aumenterà la tendenza alla fusione incipiente, quindi è necessario prestare attenzione per evitare ciò poiché le proprietà meccaniche risultanti saranno notevolmente ridotte.

Elemento di nichel. Il nichel è un forte stabilizzante dell'austenite. Il nichel può impedire le trasformazioni e la precipitazione del carburo anche a velocità di raffreddamento ridotte durante la tempra. Questo può rendere un nichel un'utile aggiunta nei prodotti che hanno sezioni pesanti. L'aumento del contenuto di nichel è associato a una maggiore tenacità, a una leggera diminuzione della resistenza alla trazione e non ha alcun effetto sulla resistenza allo snervamento. Il nichel viene anche utilizzato nella saldatura di materiali di apporto per acciai al manganese per consentire al materiale così depositato di essere privo di carburi. È tipico avere livelli di carbonio inferiori in questi materiali insieme al nichel elevato per produrre il risultato desiderato.

Elemento in alluminio. L'alluminio viene utilizzato per disossidare l'acciaio al manganese, che può prevenire fori di spillo e altri difetti del gas. È tipico utilizzare aggiunte di 3 libbre / tonnellata nel mestolo. L'aumento del contenuto di alluminio diminuisce le proprietà meccaniche dell'acciaio al manganese aumentando la fragilità e lo strappo a caldo. In pratica, è consigliabile mantenere i residui di alluminio abbastanza bassi per la maggior parte dei tipi di acciaio al manganese.

Elemento in titanio. Il titanio può essere utilizzato per disossidare l'acciaio al manganese. Inoltre, il titanio può legare gas azoto in nitruri di titanio. Questi nitruri sono composti stabili alle temperature di produzione dell'acciaio. Una volta legato, l'azoto non è più disponibile per causare il foro di foratura nei getti. Il titanio può anche essere usato per affinare la dimensione del grano, ma l'effetto è minimo nelle sezioni più pesanti.

Per la condizione di usura abrasiva da impatto debole:

L'acciaio ad alto contenuto di manganese non può lavorare fondamentalmente all'incrudimento. A causa della piccola forza di impatto e di un basso requisito di tenacità del materiale, è possibile selezionare materiali con elevata durezza originale, come il trasporto aereo e la condotta di trasmissione idraulica, che può essere realizzata in pietra basaltica. Per il secondo e il terzo contenitore del mulino per cemento, il mezzo di macinazione è piccolo e la forza d'impatto è piccola, quindi è possibile selezionare i materiali fragili resistenti all'usura come ghisa a basso contenuto di cromo, ghisa ad alto contenuto di cromo e persino ghisa bianca. La durata dell'acciaio al manganese può essere aumentata di 1-4 volte.

Per condizioni di usura abrasiva a basso impatto:

Sebbene l'acciaio ad alto contenuto di manganese possa produrre incrudimento, la sua durezza è molto bassa. A causa della forza di impatto ridotta, è possibile selezionare acciaio ad alto tenore di carbonio ad alto contenuto di manganese, acciaio al manganese medio, acciaio bainitico, acciaio martensitico a bassa lega e ferro duttile bainitico. Ad esempio, per la piastra di rivestimento (contenitore n. 1) del grande mulino, la durata dell'acciaio martensitico in lega zg42crmnsi2mo può essere aumentata di 2-3 volte senza deformazioni. Soprattutto ora, il mezzo di macinazione nella macinazione del cemento rende gradualmente popolare l'uso di sfere colate ad alto contenuto di cromo, che non corrispondono alla durezza della piastra di rivestimento in acciaio al manganese alto, che accelera la deformazione della piastra di rivestimento e riduce la durata, il che mostra la necessità di sostituire l'acciaio ad alto contenuto di manganese. Quando si frantuma il materiale con durezza Proctor f ≤ 12, la durata utile della piastra del frantoio a mascelle 400 × 600 in acciaio martensitico di lega media può essere aumentata del 20% ～ 50% e gli scarti di ferro nel materiale frantumato possono essere aspirati migliorare la purezza del materiale, che è utile per aumentare il bianco del cemento bianco e ridurre la piccola grotta di ossido di ferro del mattone di silice. Inoltre, il martello frantoio piccolo può essere realizzato in acciaio con una certa durezza di 12 kg.

Per condizioni di usura abrasiva a impatto medio:

Ad esempio, quando l'energia di impatto è 4J, equivale a frantumare il minerale con F = 12-14. L'acciaio martensitico e l'acciaio ad alto contenuto di manganese modificato con una migliore tenacità possono essere selezionati per la piastra degli ingranaggi e la loro resistenza all'usura è aumentata del 20% - 100% rispetto all'acciaio ad alto contenuto di manganese. Per frantumare il granito, utilizziamo anche acciaio al manganese e una piastra dentata in composito legato in acciaio fuso ad alto contenuto di cromo. La durata dell'acciaio al manganese è aumentata di 2.5 volte.

Per condizioni di usura abrasiva a forte impatto:

quando l'energia di impatto è maggiore di 5J e la durezza del minerale è f = 16-19, la sicurezza o la resistenza all'usura dell'acciaio martensitico come piastra dentata o piastra di rivestimento non è sufficiente e il materiale della serie di acciaio al manganese è ancora necessario. Ad esempio, la resistenza all'usura del frantoio a cono φ 200 è di circa il 50% superiore a quella dell'acciaio standard ad alto contenuto di manganese utilizzando acciaio ad alto contenuto di manganese modificato con cromo e titanio per frantumare f = 17-19 minerali. Quando si frantumano f = 12-14 minerali, la resistenza all'usura aumenta del 70% - 100%, il che significa che il divario di resistenza all'usura tra i due si riduce in caso di forte usura da impatto. È possibile che, a condizione di un forte impatto, i loro tassi di incrudimento siano simili. La durezza originale dell'acciaio ad alto contenuto di manganese modificato è maggiore e la durezza superficiale dell'acciaio ad alto contenuto di manganese modificato rimane alta, raggiungendo circa hv700, mentre quella dell'acciaio standard ad alto manganese è superiore a hv600 dopo l'indurimento, ma la differenza di durezza è minore rispetto a quello sotto l'impatto moderato, con conseguente riduzione della differenza di resistenza all'usura. L'acciaio al manganese ultra alto può essere utilizzato per garantire il normale funzionamento di alcuni martelli di grandi dimensioni sotto il forte impatto. Quando la durezza del minerale f ≤ 14, la durata dell'acciaio martensitico basso legato è di circa il 50% superiore a quella dell'acciaio standard al manganese alto. Per il minerale con durezza f> 14, in Cina viene ancora utilizzato l'acciaio standard al manganese. La produzione e l'uso di acciaio ad alto contenuto di manganese modificato sono influenzati dall'elevato costo delle materie prime, dal processo di produzione complesso e dai requisiti rigorosi. In paesi stranieri, l'acciaio martensitico è la prima scelta di materiale di rivestimento, quindi il rivestimento in gomma è ampiamente utilizzato. La sua durata può essere aumentata di 1-5 volte rispetto all'acciaio al manganese alto standard e vengono ridotti anche il consumo di energia, il consumo di sfere, il rumore del mulino e l'intensità di lavoro durante la manutenzione. L'industria cinese dei prodotti in gomma sta sviluppando questo prodotto.