Fundición de acero al manganeso

Fundición de acero fundido de manganeso

Qiming Machinery es una de las famosas fundiciones de fundición de acero al manganeso en China. Hay más de 12,000 toneladas de piezas de desgaste de fundición de acero al manganeso que se fabrican en nuestra fundición. Esas piezas de desgaste de fundición de acero al manganeso incluyen:

• Piezas de desgaste de la trituradora
• Piezas de desgaste de la trituradora
• Bandeja de alimentación de delantal
• Revestimientos de molinos
• Otras piezas de desgaste de manganeso

Todas las piezas de desgaste de fundición de acero al manganeso de Qiming Machinery están respaldadas por el sistema de control de calidad ISO9001: 2015. En comparación con otras fundiciones de acero al manganeso, Qiming Machinery tiene las siguientes ventajas:

• Peso de fundición disponible de 5 kg a 12000 kg;
• Se pueden utilizar tres líneas de producción. Línea de producción de fundición en arena Línea de producción de fundición de espuma perdida y Línea de producción de fundición de método V;
• Nuestra fundición ha pasado el sistema de control de calidad ISO9001: 2018;
• Calidad estable con el precio adecuado;
• Los ingenieros profesionales suministran dibujos de medida y servicio de productos de diseño.

Productos

¿Qué es el acero al manganeso?

El acero al manganeso, también llamado acero Hadfield o mangalloy, es una aleación de acero que contiene 12-14% de manganeso. Reconocido por su alta resistencia al impacto y resistencia a la abrasión en su estado endurecido, el acero se describe a menudo como el acero de endurecimiento por trabajo definitivo.

Historia

• En el año 1882, Roberto Hadfield creat acero al manganeso Mn14;
• A mediados del siglo XX, USA Climax diseña acero de manganeso medio;
• A mediados del siglo XX hasta ahora, se desarrollan aceros con alto contenido de manganeso y súper alto contenido de manganeso.

En China, es el estándar GB / T 5680-2010.

En los EE. UU., Es el estándar ASTM A128.

La capacidad del acero al manganeso para endurecerse debido a cargas de impacto junto con su dureza excepcional lo convierten en la mejor opción de material de desgaste para muchas aplicaciones exigentes. Por tanto, el acero al manganeso se utiliza ampliamente en la industria de piezas de desgaste.

• Piezas de desgaste de la trituradora, que incluyen placa de mandíbula, mantos de trituradora de cono, revestimientos de tazón de trituradora de cono, mantos de trituradora giratoria y algunas placas laterales;
• Piezas de desgaste de palas mineras, que incluyen trackpads;
• Piezas de desgaste para trituradoras, que incluyen martillo triturador, rejillas trituradoras y yunques trituradoras;

Los diferentes elementos tienen diferentes funciones y efectos en las piezas de desgaste de fundición de acero al manganeso.

Elemento de carbono. El carbono es uno de los dos elementos más importantes en los aceros al manganeso junto con el manganeso. Los aceros al manganeso son una solución sobresaturada de carbono. Para la mayoría de los grados de acero al manganeso estándar, el carbono y el manganeso se encuentran en una proporción aproximada de Mn / C = 10. Por lo tanto, estos aceros tienen típicamente un 12% de Mn y un 1.2% de C. Esta relación se estableció principalmente por las limitaciones iniciales de la fabricación de acero y la relación fija no tiene una importancia real. El aumento del contenido de carbono aumenta el límite elástico y reduce la ductilidad. Consulte la siguiente imagen para ver los efectos del aumento del contenido de carbono en las propiedades del acero al manganeso al 13%.

Efecto del carbono sobre las propiedades de tracción del acero al manganeso.

La mayoría de los aceros al manganeso se utilizan en situaciones de desgaste por abrasión y alto impacto, por lo que los fabricantes intentan maximizar el contenido de carbono. Existen límites prácticos y, a medida que el contenido de carbono excede el 1.3%, el agrietamiento y los carburos del límite de grano sin disolver se vuelven más frecuentes. Las calidades premium de aceros al manganeso, aquellos con alto contenido de manganeso, han empujado el límite superior de carbono mucho más allá del 1.3%.

Elemento manganeso. El manganeso es un estabilizador de austenita y hace posible esta familia de aleaciones. Disminuye la temperatura de transformación de austenita a ferrita y, por lo tanto, ayuda a retener una estructura completamente austenítica a temperatura ambiente. Las aleaciones con 13% Mn y 1.1% C tienen temperaturas de inicio de martensita por debajo de -328 ° F. El límite inferior para el contenido de manganeso en el acero al manganeso austenítico simple es cercano al 10%. El aumento de los niveles de manganeso tiende a incrementar la solubilidad del nitrógeno y el hidrógeno en el acero. Existen aleaciones premium con mayor contenido de carbono y elementos de aleación adicionales con niveles de manganeso de 16-25% de manganeso. Estas aleaciones son propiedad de su fabricante.

Elemento de silicona. El contenido de especificación de silicio en acero con alto contenido de manganeso es 0.3% ± 0.8%. El silicio reducirá la solubilidad del carbono en austenita, promoverá la precipitación del carburo y reducirá la resistencia al desgaste y la tenacidad al impacto del acero. Por lo tanto, el contenido de silicio debe controlarse en el límite de especificación inferior.

Elemento fósforo. El contenido de especificación del acero con alto contenido de manganeso es P ≤ 0.7%. Al fundir acero con alto contenido de manganeso, debido al alto contenido de fósforo en el ferromanganeso, el contenido de fósforo en el acero es generalmente alto. Debido a que el fósforo reducirá la tenacidad del acero al impacto y hará que la fundición sea fácil de agrietar, el contenido de fósforo del acero debe reducirse tanto como sea posible.

Elemento de azufre. La especificación de acero con alto contenido de manganeso requiere S ≤ 0.05%. Debido al alto contenido de manganeso, la mayor parte del azufre y el manganeso del acero se combinan entre sí para formar sulfuro de manganeso (MNS) y entrar en la escoria. Por lo tanto, el contenido de azufre en el acero suele ser bajo (generalmente no más del 0.03%). Por lo tanto, el efecto nocivo del azufre en el acero con alto contenido de manganeso es mayor que el del fósforo.

Elemento de cromo. El cromo se utiliza para aumentar la resistencia a la tracción y la resistencia al flujo de los aceros al manganeso. A menudo se utilizan adiciones de hasta el 3.0%. El cromo aumenta la dureza recocida en solución y disminuye la tenacidad del acero al manganeso. El cromo no aumenta el nivel máximo de dureza endurecida por trabajo ni la tasa de endurecimiento por deformación. Los grados que contienen cromo requieren temperaturas de tratamiento térmico más altas, ya que los carburos de cromo son más difíciles de disolver en solución. En algunas aplicaciones, el cromo puede ser beneficioso, pero en muchas aplicaciones, agregar cromo al acero al manganeso no tiene ningún beneficio.

Elemento de molibdeno. Las adiciones de molibdeno a los aceros al manganeso provocan varios cambios. Primero, la temperatura de inicio de la martensita se reduce, lo que estabiliza aún más la austenita y retarda la precipitación del carburo. A continuación, las adiciones de molibdeno cambian la morfología de los carburos que se forman durante el recalentamiento después de que el material ha recibido un tratamiento en solución. Típicamente se forman películas limítrofes de grano de carburos aciculares, pero después de agregar molibdeno, los carburos que precipitan se fusionan y se dispersan a través de los granos. El resultado de estos cambios es que la tenacidad del acero mejora mediante la adición de molibdeno. Otro beneficio de las adiciones de molibdeno se pueden mejorar las propiedades mecánicas recién fundidas. Esto puede ser un beneficio real durante la producción de fundición. En grados de carbono más altos, el molibdeno aumentará la tendencia a la fusión incipiente, por lo que se debe tener cuidado para evitar esto ya que las propiedades mecánicas resultantes se verán severamente disminuidas.

Elemento de níquel. El níquel es un fuerte estabilizador de austenita. El níquel puede prevenir las transformaciones y la precipitación de carburo incluso a velocidades de enfriamiento reducidas durante el enfriamiento. Esto puede hacer que una moneda de cinco centavos sea una adición útil en productos que tienen secciones de gran tamaño. El aumento del contenido de níquel se asocia con una mayor tenacidad, una ligera caída en la resistencia a la tracción y no tiene ningún efecto sobre el límite elástico. El níquel también se utiliza en materiales de relleno de soldadura para aceros al manganeso para permitir que el material depositado esté libre de carburos. Es típico tener niveles de carbono más bajos en estos materiales junto con el níquel elevado para producir el resultado deseado.

Elemento de aluminio. El aluminio se utiliza para desoxidar el acero al manganeso, lo que puede prevenir agujeros de alfiler y otros defectos de gas. Es típico usar adiciones de 3 libras / tonelada en la cuchara. El aumento del contenido de aluminio disminuye las propiedades mecánicas del acero al manganeso al tiempo que aumenta la fragilidad y el desgarro en caliente. En la práctica, es aconsejable mantener los residuos de aluminio bastante bajos para la mayoría de los grados de acero al manganeso.

Elemento de titanio. El titanio se puede utilizar para desoxidar el acero al manganeso. Además, el titanio puede atar el nitrógeno en nitruros de titanio. Estos nitruros son compuestos estables a temperaturas de fabricación de acero. Una vez que se retiene, el nitrógeno ya no está disponible para causar la perforación de los pasadores en las piezas fundidas. El titanio también se puede usar para refinar el tamaño del grano, pero el efecto es mínimo en las secciones más pesadas.

Características de presentación

El acero al manganeso estándar es Mn13. Después del tratamiento antidesgaste, la superficie del material puede alcanzar una dureza Brinell de 500-550, continuar manteniendo la flexibilidad interna, minimizar la fricción de la superficie, se puede soldar con acero con alto contenido de manganeso o materiales similares, se puede cortar con soplete de acetileno, no magnético, etc.

Parámetro técnico

Refinación: Para mejorar la calidad del acero fundido, el proceso de refinado secundario se utiliza cada vez más. Desde la década de 1980, también se ha utilizado en la producción de acero con alto contenido de manganeso. Después del refinado, se reducen las inclusiones, se mejora la distribución y se aumenta la resistencia de 657mpa a 834mpa, y la resistencia al desgaste también se puede aumentar en un 30%.

Fundición de suspensión: La temperatura de vertido tiene una gran influencia en las propiedades del acero con alto contenido de manganeso. Los fabricantes suelen tener un horno de gran capacidad, un tiempo de vertido prolongado y un control de temperatura difícil. Aunque se toman varias medidas, no se pueden evitar las desventajas de los cereales secundarios. Se ha estudiado que el 2% ± 3% (tamaño de 0.15 ± 0.3 m) de polvo de hierro o una mezcla de polvo de ferromanganeso y polvo de hierro se agrega continuamente con acero fundido durante el vertido. Actúa como hierro de enfriamiento interno y aumenta el núcleo de cristalización, mejora las propiedades del acero con alto contenido de manganeso y aumenta la resistencia al desgaste en un 30% ± 50%. Sin embargo, se debe prestar atención a disminuir la fluidez del acero después de agregarlo.

Aleación de superficies: Para mejorar la resistencia al desgaste y ahorrar elementos de aleación, el método de agregar aleación en la superficie puede lograr el propósito. Las medidas específicas son cepillar el revestimiento de aleación sobre la superficie del molde, espolvorear manganeso en polvo de hierro o pegar chapa de aleación de hierro fundido, fundir y soldar estos materiales después de verter acero fundido, lo que mejora el rendimiento superficial de las piezas fundidas. Ahora, el electrodo que contiene cromo se utiliza para soldar superficies en acero con alto contenido de manganeso para mejorar el rendimiento de la superficie de las piezas fundidas. Alta resistencia al desgaste, efecto de superficie de bloque de polvo con alto contenido de cromo también es muy bueno.

Endurecimiento explosivo: No es ideal fortalecer el acero con alto contenido de manganeso mediante laminación y granallado. La alta presión de 3 × 107 kpa producida por la explosión en muy poco tiempo hace que la superficie del acero con alto contenido de manganeso forme una capa endurecida de 40 ~ 50 mm, la dureza de la capa endurecida alcanza hb300 ~ 500, el límite elástico de la capa superficial se puede aumentar en 2 veces, y la resistencia al desgaste se puede aumentar en un 50%. Este método es el más eficaz para acero estándar con alto contenido de manganeso.

Como tratamiento de endurecimiento por agua fundida: después de la solidificación del acero con alto contenido de manganeso, el calor residual se utiliza para el tratamiento de endurecimiento del agua por encima de 960 ℃, lo que puede reducir la descarburación de la superficie, acortar el ciclo de producción y ahorrar energía. Este método se puede utilizar para piezas de fundición pequeñas y medianas con espesor de pared. La planta de maquinaria de cemento de Tangshan utilizó este método al moldear una placa de revestimiento de acero con alto contenido de manganeso con molde de metal, pero la temperatura de entrada del agua debe controlarse cuidadosamente.

Fortalecimiento de la precipitación: después del tratamiento de endurecimiento por agua del acero estándar con alto contenido de manganeso, no es adecuado para recalentar. Después de agregar elementos de aleación, se puede utilizar un tratamiento térmico de fortalecimiento por precipitación para fortalecer la matriz de acero con alto contenido de manganeso, y los carburos granulares dispersos se distribuyen en la matriz para mejorar la resistencia al desgaste.

Para la condición de desgaste abrasivo de impacto débil:

El acero con alto contenido de manganeso no puede trabajar el endurecimiento básicamente. Debido a la pequeña fuerza de impacto y al bajo requisito de tenacidad del material, se pueden seleccionar materiales con una dureza original alta, como el transporte aéreo y la tubería de transmisión hidráulica, que pueden estar hechos de piedra fundida de basalto. Para el segundo y tercer recipiente del molino de cemento, el medio de molienda es pequeño y la fuerza de impacto es pequeña, por lo que se pueden seleccionar materiales frágiles resistentes al desgaste como hierro fundido con bajo contenido de cromo, hierro fundido con alto contenido de cromo e incluso hierro fundido blanco. La vida útil del acero al manganeso se puede aumentar de 1 a 4 veces.

Para condiciones de desgaste abrasivo de bajo impacto:

Aunque el acero con alto contenido de manganeso puede producir endurecimiento por trabajo, su dureza es muy baja. Debido a la baja fuerza de impacto, se pueden seleccionar acero con alto contenido de carbono y manganeso, acero con manganeso medio, acero bainítico, acero martensita de baja aleación y hierro dúctil bainítico. Por ejemplo, para la placa de revestimiento (recipiente n. ° 1) del molino grande, la vida útil del acero martensítico aleado zg42crmnsi2mo se puede aumentar 2-3 veces sin deformación. Especialmente ahora, el medio de molienda en la molienda de cemento populariza gradualmente el uso de bolas de fundición con alto contenido de cromo, que no coincide con la dureza de la placa de revestimiento de acero con alto contenido de manganeso, lo que acelera la deformación de la placa de revestimiento y reduce la vida útil, lo que demuestra la necesidad de reemplazar acero con alto contenido de manganeso. Al triturar el material con dureza Proctor f ≤ 12, la vida útil de la placa trituradora de mandíbulas 400 × 600 hecha de acero martensítico de aleación media se puede aumentar en un 20% ～ 50%, y los restos de hierro en el material triturado se pueden aspirar para mejorar la pureza del material, lo que es beneficioso para aumentar la blancura del cemento blanco y reducir la pequeña cueva de óxido de hierro del ladrillo de sílice. Además, el martillo triturador pequeño puede estar hecho de acero con una cierta tenacidad de 12 kg.

Para condiciones de desgaste abrasivo de impacto medio:

Por ejemplo, cuando la energía del impacto es 4J, equivale a triturar el mineral con F = 12-14. Se pueden seleccionar acero martensítico y acero modificado con alto contenido de manganeso con mejor tenacidad para la placa de engranajes, y su resistencia al desgaste aumenta entre un 20% y un 100% en comparación con el acero con alto contenido de manganeso. También utilizamos acero con alto contenido de manganeso y placa de diente compuesta unida de acero fundido con alto contenido de cromo para triturar el granito. La vida útil del acero al manganeso aumenta 2.5 veces.

Para condiciones de desgaste abrasivo de fuerte impacto:

cuando la energía de impacto es superior a 5J y la dureza del mineral es f = 16-19, la seguridad o la resistencia al desgaste del acero martensítico como placa dentada o placa de revestimiento no es suficiente y todavía se necesita material de serie de acero con alto contenido de manganeso. Por ejemplo, la resistencia al desgaste de la trituradora de cono de φ 200 es aproximadamente un 50% más alta que la del acero estándar con alto contenido de manganeso mediante el uso de acero con alto contenido de manganeso modificado con cromo y titanio para triturar minerales f = 17-19. Al triturar f = 12-14 minerales, la resistencia al desgaste aumenta entre un 70% y un 100%, lo que significa que la brecha de resistencia al desgaste entre los dos se reduce en el caso de un desgaste por impacto fuerte. Es posible que bajo la condición de un impacto fuerte, sus tasas de endurecimiento por trabajo sean similares. La dureza original del acero modificado con alto contenido de manganeso es mayor y la dureza de la superficie del acero con alto contenido de manganeso modificado sigue siendo alta, alcanzando aproximadamente hv700, mientras que la del acero con alto contenido de manganeso estándar es superior a hv600 después del endurecimiento, pero la diferencia de dureza es menor que bajo el impacto moderado, lo que resulta en la diferencia de resistencia al desgaste también reducida. Se puede usar acero de manganeso ultra alto para garantizar el funcionamiento normal de algunos martillos de gran tamaño bajo el fuerte impacto. Cuando la dureza del mineral f ≤ 14, la vida útil del acero martensítico de baja aleación es aproximadamente un 50% mayor que la del acero estándar con alto contenido de manganeso. Para minerales con dureza f> 14, el acero estándar con alto contenido de manganeso todavía se usa en China. La producción y el uso de acero modificado con alto contenido de manganeso se ven afectados debido a su alto costo de materia prima, su complejo proceso de producción y sus estrictos requisitos. En países extranjeros, el acero martensítico es la primera elección de material de revestimiento, y luego el revestimiento de caucho se usa ampliamente. Su vida útil se puede aumentar de 1 a 5 veces en comparación con el acero estándar con alto contenido de manganeso, y también se reducen el consumo de energía, el consumo de bolas, el ruido del molino y la intensidad del trabajo durante el mantenimiento. La industria de productos de caucho de China está desarrollando este producto.

Las propiedades únicas de resistencia al desgaste del acero al manganeso también lo hacen muy difícil de mecanizar, en el mejor de los casos. En los primeros días de la producción de acero al manganeso, se pensaba que no se podía mecanizar y se usaba rectificado para dar forma a las piezas. Ahora, con las herramientas de corte modernas, es posible tornear, taladrar y fresar aceros al manganeso. Acero al manganeso
no se parece a otros aceros mecanizados y normalmente requiere herramientas que se fabrican con un ángulo de ataque negativo. Además, las velocidades superficiales relativamente bajas con grandes profundidades de corte producen los mejores resultados. Esta disposición produce altas fuerzas de corte y el equipo y las herramientas deben ser robustos para soportar estas fuerzas. Cualquier traqueteo de las herramientas puede aumentar el endurecimiento de la superficie que se está mecanizando. La mayoría de los cortes se realizan normalmente sin ningún tipo de lubricación. Durante el mecanizado de manganeso, es importante eliminar continuamente la zona endurecida por trabajo con el siguiente corte. Pequeños cortes de acabado o castañeteo de la herramienta harán que la dureza se acumule y
la superficie restante prácticamente no se puede mecanizar.

Idealmente, los aceros al manganeso tratados térmicamente tendrán una microestructura austenítica de grano fino completamente homogeneizada. El tamaño de grano es una función de la temperatura de vertido y el tratamiento térmico normalmente no influye en el tamaño de grano. Algunos han intentado desarrollar estrategias de tratamiento térmico que primero transformarían la estructura en una estructura perlítica, que luego permitiría el refinamiento del grano en el tratamiento térmico final. Estas estrategias no han sido ampliamente aceptadas o implementadas por varias razones. Una razón es que estos ciclos se vuelven costosos debido a las altas temperaturas del horno y los largos tiempos de espera requeridos. Además, la aleación a menudo no mejoraba significativamente con estos ciclos.

El ciclo de tratamiento térmico típico para la mayoría de los aceros al manganeso consiste en un recocido en solución seguido de un enfriamiento con agua. Este ciclo puede comenzar a temperatura ambiente o a temperatura elevada dependiendo de la temperatura de inicio de las piezas fundidas. La temperatura de inicio en el horno de tratamiento térmico se establece para que esté cerca de la temperatura de las piezas de fundición y luego se eleva a una velocidad lenta a moderada hasta que se alcanza la temperatura de remojo. Las temperaturas de remojo son típicamente altas para facilitar la disolución de cualquier carburo que pueda estar presente. Las temperaturas en o cerca de 2000 ° F se usan típicamente para lograr el efecto homogeneizador deseado. La composición química de la aleación finalmente establecerá la temperatura de remojo.

Las piezas fundidas de acero al manganeso requieren un enfriamiento rápido con agua después del remojo a alta temperatura. Este enfriamiento debe ocurrir inmediatamente después de que las piezas moldeadas se retiran del horno de tratamiento térmico. La velocidad de este enfriamiento debe ser lo suficientemente alta para evitar la precipitación de carburos. La Figura 8 muestra la microestructura del acero al manganeso adecuadamente templado. Un temple flojo puede reducir drásticamente la tenacidad del material. En estado endurecido, las piezas fundidas de acero al manganeso se pueden procesar finalmente con poco cuidado especial.

El único elemento que se debe evitar con las piezas fundidas de acero al manganeso tratado térmicamente es el recalentamiento por encima de los 500 ° F. Las temperaturas iguales o superiores a este nivel provocarán la precipitación de carburos aciculares, lo que puede reducir drásticamente la tenacidad. Este efecto es el tiempo y la temperatura basados ​​en tiempos más largos y temperaturas más altas, ambos causando mayores pérdidas de tenacidad.