第一節(jié) 超高錳鋼國內(nèi)產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展進程

高錳鋼誕生至今120多年的漫長歲月里，在抵抗強沖擊、大壓力作用下的磨料磨損，以其獨特的“愈壓愈堅”性能，在一個多世紀的耐磨材料領域里處于當仁不讓的主角地位。進入21世紀，信息大潮浩浩蕩蕩，高錳鋼非但沒有被其它鋼種所取代，發(fā)展速度更快，已成為磁懸浮列車、新型主戰(zhàn)坦克、礦山機器人等先進裝備中的首選耐磨材料。今日廣義的高錳鋼含錳量已拓寬至中錳鋼、超高錳鋼。

第二節(jié) 超高錳鋼國內(nèi)主要生產(chǎn)技術(shù)、工藝或流程

一、國內(nèi)主要生產(chǎn)技術(shù)

處理工藝，可以提高材料的強韌性，耐磨性和加工硬 化能力.考慮Cr含量超過2.5%會使韌性下降，將cr含的各種碳化物及共析組織全部溶解，形成單一奧氏體固溶體；隨后在奧氏體從高溫冷卻的過程中，碳脫溶而析出含合金元素的碳化物，或者奧氏體冷卻過程中 分解產(chǎn)生的共析組織中含合金元素的碳化物.目的是 通過熱處理使奧氏體基體中析出彌散分布的第二相，強化基體，提高材料抗磨料磨損的能力。

超高錳鋼的最佳熱處理工藝為，加熱至1100℃保溫4 h，水淬，再經(jīng)250℃保溫4h，空冷。該熱處理工藝條件下奧氏體晶粒細小，晶內(nèi)顆粒狀碳化物均勻、彌散分布，力學性能得到顯著提高，即bσ=994.51 MPa，sσ=430.98 MPa，kα=260J/cm2，HB227，δ=55.03%。與常規(guī)水韌處理相比bσ提高了18.2%，sσ提高了7%，kα提高了22%，δ提高了30.3%，硬度提高了9.7%。

二、國內(nèi)主要生產(chǎn)工藝或流程

1、化學成分

高錳鋼按照國家標準分為5個牌號，主要區(qū)別是碳的含量，其范圍是0.75％－1.45％。受沖擊大，碳含量低。錳含量在11.0％－14.0％之間，一般不應低于13％。超高錳鋼尚無國標，但錳含量應大于18％。硅含量的高低，對沖擊韌度影響較大，故應取下限，以不大于0.5％為宜。低磷低硫是最基本的要求，由于高的錳含量自然起到脫硫作用，故降磷是最要緊的，設法使磷低于0.07％。鉻是提高抗磨性的，一般在2.0％左右。

2、爐料

入爐材料是由化學成分決定的。主要爐料是優(yōu)質(zhì)碳素鋼（或鋼錠）、高碳錳鐵、中碳錳鐵、高碳鉻鐵及高錳鋼回爐料。這里特別提醒的是由人認為只要化學成分合適，就可以多用回爐料。這個人士是有害的。某些廠之所以產(chǎn)品質(zhì)量不佳，皆出于此。不僅高錳鋼、超高錳鋼，凡是金屬鑄件，絕不可以過多的使用回爐料，回爐料不應超過25％。那么，回爐料過剩該如何？只要把廢品降到最低，回爐料就不會過剩。

3、熔煉

這里著重講加料順序，無論用中頻爐，還是電弧爐熔煉，總是先熔煉碳素鋼，而各類錳鐵和其他貴重合金材料，要分多次，每次少量入爐，貴重元素在最后加入，以減少燒損。料塊應盡量小些，以50－80mm為宜。熔清后，爐溫達到1580－1600℃時，要脫氧、脫氫、脫氮，可用鋁絲，也可用Si-Ca合金或 SiC等材料。將脫氧劑一定壓到爐內(nèi)深處。金屬液面此時用覆蓋劑蓋嚴，隔斷外界空氣。還要鎮(zhèn)靜一段時間，使氧化物、夾雜物有充足時間上浮。然而，不少企業(yè)，只將鋁絲甚至鋁屑，撒再金屬液面上，又不加覆蓋，豈不白白浪費！在此期間，及時用中碳錳鐵來調(diào)整錳與碳的含量。

鋼液出爐前，將澆包烘烤到400℃以上是十分必要的。在出爐期間用V-Fe、Ti-Fe、稀土等多種微量元素做變質(zhì)處理，是使一次結(jié)晶細化的必要手段，它對產(chǎn)品性能影響是至關重要的。

4、爐料與造型材料

要延長爐令，當分清鋼種與爐襯的屬性。錳鋼屬堿性，爐襯當然選用鎂質(zhì)材料。搗打爐襯要輪番周而復始換位操作。添加爐襯材料不可過厚，每次80厘米左右為宜，搗畢要低溫長時間烘烤。如提高生產(chǎn)效率，筆者建議采用成型坩堝（沈陽力得廠和恒豐廠均又成品出售），從拆爐搗裝成，不用1小時，即可投入生產(chǎn)，同時成型坩堝對防穿爐大裨益。當然，爐令的長短與操作者大又關系。不少操作者像擲鉛球的運動員一樣，把爐料從三四米之外投入爐內(nèi)，既不安全又傷爐令，應將爐料置于爐口旁預熱，然后用夾子慢慢地將爐料順爐料置于爐口旁預熱，然后用夾子慢慢地將爐料順爐壁放入。

造型材料和涂料也應與金屬液屬性相一致，或者用中興材料（如鉻鐵礦砂、棕剛玉等）。若想獲得一次結(jié)晶細化的集體，采用蓄熱量大的鉻鐵礦砂是正確的，尤其是消失模生產(chǎn)廠，用它將克服散熱慢的缺點。

5、鑄造工藝設計

錳鋼的特點是凝固收縮大，散熱性差，據(jù)此，在工藝設計中鑄造收縮率取2.5％－2.7％，鑄件越長大、越應取上限。型砂與砂芯的退讓性一定要好。澆注系統(tǒng)采取開放式。多個分散的內(nèi)澆道從鑄件的薄壁處引入，且成扁而寬的喇叭狀，靠近鑄件處的截面積大于與橫澆道相聯(lián)的截面積，使金屬液快速平穩(wěn)地注入鑄型，防止整個鑄型內(nèi)的溫差過大。冒口直徑要大于熱節(jié)直徑，緊靠熱節(jié)，高度是直徑的2.5－3.0倍，必須采用熱冒口甚至澆冒口合一，讓充足的高溫金屬液來不足鑄件在凝固收縮時之空位。將直澆道、冒口位于高處（砂箱有5－8。的斜度）也是正確的。澆注時盡可能低溫快澆。一旦凝固，要及時松砂箱。聰明的設計師總是善于利用冷鐵，包括內(nèi)冷鐵于外冷鐵，它既細化一次結(jié)晶，消除縮孔、縮松，又提高工藝出品率，當然，適宜的用量和規(guī)格是應該考慮的。內(nèi)冷鐵要干凈、易熔，用量以少為宜。外冷鐵的三維尺寸與冷卻物的三維尺寸為0.6－0.7倍的函數(shù)關系。過小不起作用，過大造成鑄件開裂。鑄件在型內(nèi)要長時間保溫，直到低于200℃再開箱。

6、熱處理

熱處理開裂，是低溫階段升溫過快所致。故正確的操作是350℃以下，升溫速度<80℃/h，750℃以下，<100℃/h，且有不同時期的保溫。至>750℃時，鑄件內(nèi)呈塑性狀態(tài)，可以快速升溫了。至1050℃時根據(jù)鑄件的厚度確定保溫時間，然后再升到1100℃以上。給出爐降溫留有余地然后盡快入水。高溫時升溫太慢，保溫時間太短，出爐后到入水時間間隔過長（不應>0.5min），這一切都影響鑄件質(zhì)量。入水溫度應<30℃，淬火后，水溫<50℃，水量應不小于鑄件重量的8倍。冷水從池下部進入，溫水從池頂面流出。鑄件在水池中要三個方向不停地一動。

7、切割與焊接

因為錳鋼熱傳導性能差，所以在切割澆冒口時應十分注意。最好將鑄件置于水中，被切割部分露在水外，切割時留一定量的茬，熱處理后磨掉。

不少廠，焊接和焊補成為必然。選用奧氏體基的錳鎳焊條（D256或D266型），規(guī)格細長，φ3.2mm×350mm，外層藥皮為堿性。操作時采用小電流，弱電弧，小焊道多焊層、始終保持低溫度少熱量的操作方法。一邊焊接一邊擊打，消除應力。重要鑄件必須探傷。

生產(chǎn)者要考慮的，不僅僅是降低生產(chǎn)成本，但更重要的是不出廢品，最大限度地出優(yōu)質(zhì)品，進而最到限度地擴大占領市場份額。這看起來是慢而費，實際上是快而省，這個觀念不僅認識到，更重要的是要做到。

第三節(jié) 超高錳鋼國外產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

國外文獻中將傳統(tǒng)的1.2C-13Mn-Cr高錳鋼成分改為1.5C-18Mn-Cr。其所以如此改變成分，是基于沖擊磨損試驗。在不同碳量高錳鋼的沖擊磨損試驗中，發(fā)現(xiàn)沖擊磨損量隨碳量增加而下降，在1.5%C時，沖擊磨損量較小。而在不同錳量(C=1.5%）的沖擊磨損試驗中，看到Mn=18%時，沖擊磨損量出現(xiàn)極小值，所以該文選擇了1.5%C和18%Mn。該文還認為，當碳量增加時，σb、δ、αK均下降，特別是當碳超過1.6%時，碳已超過溶解度極限，在水韌后仍不能消除碳化物。因此，該文認為應提高錳量以消除碳量高時造成的碳化物，從而提高韌性。

國外有一專利：一種含25%Mn的超高錳鋼，其性能為：σb840 MPa,σs510 MPa，δ4%，HB217。該專利認為這種鋼的加工硬化速度快，在4個國家共25個單位運行考核表明，壽命增加30%左右。

第四節(jié) 超高錳鋼國內(nèi)外產(chǎn)品技術(shù)對比評價

超高錳鋼技術(shù)作為一種先進的技術(shù)，近年來在世界上得到了迅速的發(fā)展。在西方發(fā)達國家由于機械化，自動化生產(chǎn)線的陸續(xù)建成投產(chǎn)，以及所生產(chǎn)的顯著經(jīng)濟和社會效益，使這項技術(shù)呈現(xiàn)出強大的生命力。前幾年我國超高錳鋼技術(shù)應用雖然進展緩慢，但是在近五年來得到了快速發(fā)展。特別是由于超高錳鋼具備各種優(yōu)點，許多原有的中小鑄造企業(yè)也越來越多地采用該項技術(shù)。但是，有些企業(yè)對該技術(shù)的認識不足，對出現(xiàn)的問題未加仔細 研究 分析 ，在操作中也未能加以重視，導致鑄件質(zhì)量波動，就認為超高錳鋼技術(shù)不適應自己的情況而放棄。

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