Virkninger af forskellige elementer i støbning af manganstålsdele
Forskellige elementer har forskellige funktioner i støbning af manganstål. Der er nogle effekter af forskellige elementer i støbning af manganståldele.
Effekt af kulstofelement i dele af manganstål
Carbon er et af de to vigtigste elementer i manganstål sammen med mangan. Manganstål er en overmættet opløsning af kulstof. For de fleste standardkvaliteter af manganstål er kulstof og mangan i et omtrentligt forhold på Mn / C = 10. Disse stål er derfor typisk 12% Mn og 1.2% C. Dette forhold blev hovedsageligt oprettet ved tidlige begrænsninger af stålfremstilling, og det faste forhold har ingen reel betydning. Forøgelse af kulstofindholdet øger flydespændingen og sænker duktiliteten. Se nedenstående figur for virkningerne af stigende kulstofindhold på egenskaberne af 13% manganstål.
Den væsentligste betydning af øget kulstofindhold er dog at øge slidmodstanden ved skåret, se nedenfor. De fleste manganstål anvendes i slibning med grober og slid, så producenterne prøver at maksimere kulstofindholdet. Praktiske grænser findes, og da kulstofindholdet overstiger 1.3%, revner og uopløste korngrænsecarbider bliver mere udbredt. De førsteklasses kvaliteter af manganstål, dem med højt manganindhold, har skubbet den øvre kulstofgrænse godt over 1.3%.
Effekt af manganelement i dele af manganstål
Mangan er en austenitstabilisator og muliggør denne familie af legeringer. Det sænker austenit- til ferritransformationstemperaturen og hjælper derfor med at fastholde en fuldt austenitisk struktur ved stuetemperatur. Legeringer med 13% Mn og 1.1% C har starttemperaturer for martensit under -328 ° F. Den nedre grænse for manganindhold i almindeligt austenitisk manganstål er næsten 10%. Stigende manganniveauer har tendens til at øge opløseligheden af nitrogen og brint i stålet. Premiumlegeringer med højere kulstofindhold og yderligere legeringselementer findes med manganniveauer fra 16-25% mangan. Disse legeringer er beskyttet af deres producenter.
Effekt af siliciumelement i dele af manganstål
Siliciumindhold op til 1% betragtes typisk som sikkert i manganstål, men silicium har ingen mærkbar indflydelse på de mekaniske egenskaber. Med 2.2% siliciumindhold har Avery vist en kraftig reduktion i styrke og duktilitet. Det meste af det rapporterede eksperiment er udført med små sektionsstørrelser på mindre end 1 tomme, når man overvejer siliciumindhold og tungere sektionsstørrelser, kan slagstyrken reduceres kraftigt med stigende siliciumindhold. Se det følgende billede for effekten af at tilføje 1.5% Si til en sektionsstørrelse på 6 tommer.
Dataene viser en reduktion på 75% i slagkraft, når silicium øges til dette niveau. Det anbefales at holde siliciumniveauerne i manganstål lave til mindre end 0.6% silicium, når der produceres sektionsstørrelser over 1 tomme.
Chromium-virkning i dele af manganstål
Krom bruges til at øge trækstyrken og strømningsmodstanden for manganstål. Tilføjelser på op til 3.0% bruges ofte. Krom øger løsningsglødet hårdhed og mindsker hårdheden af manganstål. Krom øger ikke det maksimale hårdhedsniveau for arbejde eller belastningshærdningshastigheden. Krombærende kvaliteter kræver højere varmebehandlingstemperaturer, da chromcarbider er sværere at opløse i opløsning. I nogle applikationer kan krom være gavnligt, men i mange applikationer er der ingen fordel ved at tilføje krom til manganstål.
Virkning af nikkelelement i dele af manganstål
Nikkel er en stærk austenitstabilisator. Nikkel kan forhindre transformation og hårdmetaludfældning selv ved reducerede kølehastigheder under slukning. Dette kan gøre nikkel til en nyttig tilføjelse i produkter, der har tunge sektionsstørrelser. Stigende nikkelindhold er forbundet med øget sejhed, et let fald i trækstyrke og har ingen indflydelse på flydestyrken. Nikkel bruges også til svejsning af fyldmaterialer til manganstål for at tillade, at det deponerede materiale er frit for carbider. Det er typisk at have lavere kulstofniveauer i disse materialer sammen med det forhøjede nikkel for at producere det ønskede resultat.
Molybdæn-elementeffekt i manganstålsdele
Molybdæn-tilføjelser til manganstål resulterer i flere ændringer. For det første sænkes martensitens starttemperatur, hvilket yderligere stabiliserer austeniten og forsinker carbidudfældningen. Dernæst ændrer molybdæn-tilsætninger morfologien for de carbider, der dannes under genopvarmning, efter at materialet har fået en opløsning. Korngrænsefilm af acikulære carbider dannes typisk, men efter tilsætning af molybdæn samles carbiderne, der udfældes, og dispergeres gennem kornene. Resultatet af disse ændringer er, at stålets sejhed forbedres ved tilsætning af molybdæn. En anden fordel ved tilføjelser af molybdæn kan forbedres som støbte mekaniske egenskaber. Dette kan være en reel fordel under støbeproduktion. I højere kulstofkvaliteter øger molybdæn tendensen til begyndende fusion, så der skal udvises forsigtighed for at undgå dette, da de resulterende mekaniske egenskaber reduceres kraftigt.
Molybdæn er fordelagtigt, når der skal produceres meget tunge sektionstykkelser i manganstål. Dette er sektioner, der overstiger 6 inches og især de, der er over 10 inches i sektionsstørrelse.
Disse sektionsstørrelser kan findes i store primære gyratory knusemantler og tykke kæbeformstøbninger. Til disse støbninger anbefales det at tilføje molybdæn i området 0.9% til 1.2%, mens kulstofindholdet reduceres til 0.9% til 1.0%. Molybdæn er fordelagtigt, når der skal produceres meget tunge sektionstykkelser i manganstål. Dette er sektioner, der overstiger 6 inches og især de, der er over 10 inches i sektionsstørrelse. Disse sektionsstørrelser kan findes i store primære gyratory knusemantler og tykke kæbeformstøbninger. Til disse støbninger anbefales det at tilføje molybdæn i området 0.9% til 1.2%, mens kulstofindholdet reduceres til 0.9% til 1.0%.
Effekt af aluminiumelementer i dele af manganstål
Aluminium bruges til at afgifte manganstål, hvilket kan forhindre pinhole og andre gasfejl. Det er typisk at bruge tilsætninger på 3 kg / ton i skovlen. Stigende aluminiumindhold mindsker de mekaniske egenskaber for manganstål, mens det øger skørhed og varmrivning. I praksis tilrådes det at holde aluminiumrester ret lave for de fleste manganstålkvaliteter. Nye materialer, der indeholder høje niveauer af aluminium og ca. 30% mangan, udvikles til højstyrke, vægtfølsomme applikationer. I disse tilfælde anvendes aluminiumets lave densitet til at sænke densiteten af den resulterende legering.
Effekt af titaniumelement i dele af manganstål
Titanium kan bruges til at afoxide manganstål. Derudover kan titan binde nitrogengas i titanitrider. Disse nitrider er stabile forbindelser ved stålfremstillingstemperaturer. Når kvælstof er bundet, er det ikke længere tilgængeligt for at forårsage stifthulning i støbningen. Titanium kan også bruges til at forfine kornstørrelsen, men effekten er minimal i tungere sektioner.
Effekt af ceriumelementer i dele af manganstål
Cerium kan bruges til at forfine kornstørrelsen på manganstål. Forbindelserne af cerium har en lavere uregelmæssighed med austenitisk manganstål end andre forbindelser og bør derfor gøre det til en bedre kornraffinader til denne legering. Det undertrykker også korngrænsecarbidudfældningen, hvilket styrker korngrænserne. Slagstyrker rapporteres også som forbedret for manganstål legeret med cerium.
Fosforelementvirkning i dele af manganstål
Fosfor er meget skadeligt for manganstål. Det danner en svag fosfolipid eutektisk film ved austenitkorngrænserne. Fosfor er vanskelig at fjerne fra manganstål, og den mest effektive metode til at kontrollere det er omhyggelig udvælgelse af ladningsmaterialer. ASTM A128 kalder et fosformaksimum på 0.07%, men det anbefales at holde fosforniveauet et godt stykke under dette niveau, når der produceres manganstål af høj kvalitet.
Svovlelementvirkning i dele af manganstål
Selv om svovl ikke er en fordel i de fleste stål, forårsager det få problemer i manganstål. De høje manganniveauer holder svovlet bundet i mangansulfidindeslutninger af den sfæriske type.
Borelementeffekt i dele af manganstål
Bor er blevet brugt til at forsøge at producere kornforædling i manganstål. Når borniveauerne stiger, udfældes der imidlertid en sprød boridcarbid eutektisk ved korngrænserne. Bor fremskynder også nedbrydningen af austeniten, hvis manganstålet genopvarmes, hvilket gør materialet usvejsbart. Det anbefales ikke at bruge bor i manganstål.