Fundição de fundição de aço manganês

A Qiming Machinery é uma das famosas fundições de aço manganês na China. Existem mais de 12,000 toneladas de peças de desgaste de fundição de aço manganês que são fundidas em nossa fundição. Essas peças de desgaste de fundição de aço manganês incluem:

  • Peças de desgaste do triturador
  • Peças de desgaste para trituradores
  • Bandeja Alimentadora de Avental
  • Forros de moinho
  • Outras peças de desgaste de manganês

Todas as peças de desgaste fundidas de aço manganês da Qiming Machinery são apoiadas pelo sistema de controle de qualidade ISO9001: 2015. Em comparação com outras fundições de aço manganês, a Qiming Machinery tem as seguintes vantagens:

  • Peso de fundição disponível de 5kg a 12000kg;
  • Três linhas de produção podem ser usadas. A linha de produção de fundição em areia perdeu a linha de produção de fundição de espuma e a linha de produção de fundição de método V;
  • Nossa fundição passou pelo sistema de controle de qualidade ISO9001: 2018;
  • Qualidade estável com preço adequado;
  • Engenheiros profissionais fornecem desenhos de medidas e serviços de produtos de design.
fundição de aço manganês

Produtos

Placas de mandíbula de manganês
Placas de mandíbula de manganês
Placas de manganês para bochechas
Placas de manganês para bochechas
Manganês Crusher Mantles
Manganês Crusher Mantles
Manganês Giratório
Manganês Giratório
Forros de manganês para moinhos
Forros de manganês para moinhos
Bandejas alimentadoras de avental de manganês
Bandejas alimentadoras de avental de manganês
Martelo triturador de manganês
Martelo triturador de manganês
Grelhas de trituração de manganês
Grelhas de trituração de manganês

O que são aço manganês e sua história

O que é aço manganês?

O aço manganês, também chamado de aço Hadfield ou mangalloy, é uma liga de aço que contém 12-14% de manganês. Reconhecido por sua alta resistência ao impacto e resistência à abrasão em seu estado endurecido, o aço é frequentemente descrito como o aço endurecível definitivo.

História

  • No ano de 1882, Robert Hadfield aço manganês creat Mn14;
  • Em meados do século 20, a USA Climax projeta aço de manganês médio;
  • Em meados do século 20 até agora, são desenvolvidos aços com alto teor de manganês e super alto manganês.

Padrão de aço manganês e composições químicas

Na China, é o padrão GB / T 5680-2010.

GrauChina GB / T 5680-2010 Composição Química Padrão%
CSiMnPSCrMoNiW
ZG120Mn7Mo11.05-1.350.3-0.96-8≤ 0.060≤ 0.040-0.9-1.2--
ZG110Mn13Mo10.75-1.350.3-0.911-14≤ 0.060≤ 0.040-0.9-1.2--
ZG100Mn130.90-1.050.3-0.911-14≤ 0.060≤ 0.040----
ZG120Mn131.05-1.350.3-0.911-14≤ 0.060≤ 0.040----
ZG120Mn13Cr21.05-1.350.3-0.911-14≤ 0.060≤ 0.0401.5-2.5---
ZG120Mn13W11.05-1.350.3-0.911-14≤ 0.060≤ 0.040---0.9-1.2
ZG120Mn13Ni31.05-1.350.3-0.911-14≤ 0.060≤ 0.040--3-4-
ZG90Mn14Mo10.70-1.000.3-0.613-15≤ 0.070≤ 0.040-1.0-1.8--
ZG120Mn171.05-1.350.3-0.916-19≤ 0.060≤ 0.040----
ZG120Mn17Cr21.05-1.350.3-0.916-19≤ 0.060≤ 0.0401.5-2.5---
Aviso: Aceite a junção do elemento V, Ti, Nb, B, Re

 

Nos EUA, é o padrão ASTM A128.

GrauCSiMnP ≤CrNiMo
ASTMUNS
AJ911091.05 1.35 ~≤ 1.00≥11.00.07---
B-1J911190.9 1.05 ~≤ 1.0011.5 14.0 ~0.07---
B-2J911291.05 1.2 ~≤ 1.0011.5 14.0 ~0.07---
B-3J911391.12 1.28 ~≤ 1.0011.5 14.0 ~0.07---
B-4J911491.2 1.35 ~≤ 1.0011.5 14.0 ~0.07---
CJ913091.05 1.35 ~≤ 1.0011.5 14.0 ~0.071.5 2.5 ~--
DJ914590.7 1.3 ~≤ 1.0011.5 14.0 ~0.07-3.0 4.0 ~ -
E-1J912490.7 1.3 ~≤ 1.0011.5 14.0 ~0.07--0.9 1.2 ~
E-2J913391.05 1.45 ~≤ 1.0011.5 14.0 ~0.07--1.8 2.1 ~
FJ913401.05 1.35 ~≤ 1.006.0 8.0 ~0.07--0.9 1.2 ~

Aplicações de aço manganês

A capacidade do aço manganês de endurecer devido à carga de impacto, juntamente com sua excepcional tenacidade, o tornam a melhor escolha de material de desgaste para muitas aplicações exigentes. Portanto, o aço manganês é amplamente utilizado em peças de desgaste da indústria.

  • Peças de desgaste do britador, que incluem placa de mandíbula, mantas de britador de cone, revestimentos de tigela de britador de cone, mantas de britador giratórias e alguma placa de bochecha;
  • Peças de desgaste de pás de mineração, que incluem trackpads;
  • Peças de desgaste do triturador, que incluem martelo triturador, grelhas trituradoras e bigornas trituradoras;

Efeitos de vários elementos na fundição de aço manganês

Elementos diferentes têm funções e efeitos diferentes nas peças de desgaste da fundição de aço manganês.

Elemento de carbono. O carbono é um dos dois elementos mais importantes nos aços manganês, juntamente com o manganês. Os aços manganês são uma solução supersaturada de carbono. Para a maioria dos graus de aço manganês padrão, o carbono e o manganês estão em uma proporção aproximada de Mn / C = 10. Esses aços, portanto, são tipicamente 12% Mn e 1.2% C. Essa proporção foi estabelecida principalmente pelas limitações da fabricação de aço inicial e a proporção fixa não tem significância real. Aumentar o teor de carbono aumenta a resistência ao escoamento e diminui a ductilidade. Veja a imagem a seguir para os efeitos do aumento do conteúdo de carbono nas propriedades do aço manganês a 13%.

Efeito do carbono nas propriedades de tração do aço manganês

Efeito do carbono nas propriedades de tração do aço manganês

A maioria dos aços manganês é usada em abrasão por goivagem e situações de desgaste de alto impacto, de modo que os fabricantes tentam maximizar o conteúdo de carbono. Limites práticos existem e como o conteúdo de carbono excede 1.3% de rachaduras e carbonetos de contorno de grão não dissolvidos se tornam mais prevalentes. As classes premium de aços manganês, aqueles com alto teor de manganês, empurraram o limite superior de carbono bem além de 1.3%.

Elemento Manganês. O manganês é um estabilizador de austenita e torna possível essa família de ligas. Ele diminui a temperatura de transformação da austenita em ferrita e, portanto, ajuda a reter uma estrutura totalmente austenítica à temperatura ambiente. Ligas com 13% Mn e 1.1% C têm temperaturas iniciais de martensita abaixo de -328 ° F. O limite inferior para o teor de manganês no aço manganês austenítico simples é próximo a 10%. Os níveis crescentes de manganês tendem a aumentar a solubilidade do nitrogênio e do hidrogênio no aço. Ligas premium com maior conteúdo de carbono e elementos de liga adicionais existem com níveis de manganês de 16-25% de manganês. Essas ligas são propriedade de seus fabricantes.

Elemento de silicone. O conteúdo de especificação do silício em aço com alto manganês é de 0.3% ± 0.8%. O silício reduzirá a solubilidade do carbono na austenita, promoverá a precipitação do carboneto e reduzirá a resistência ao desgaste e a tenacidade ao impacto do aço. Portanto, o conteúdo de silício deve ser controlado no limite de especificação inferior.

Elemento Fósforo. O conteúdo de especificação do aço com alto manganês é P ≤ 0.7%. Ao fundir aço com alto teor de manganês, devido ao alto teor de fósforo no ferromanganês, o teor de fósforo no aço é geralmente alto. Como o fósforo reduzirá a tenacidade ao impacto do aço e facilitará a quebra da fundição, o teor de fósforo do aço deve ser reduzido o máximo possível.

Elemento Enxofre. A especificação do aço com alto teor de manganês requer S ≤ 0.05%. Devido ao alto teor de manganês, a maior parte do enxofre e do manganês no aço se combinam para formar o sulfeto de manganês (MNS) e entrar na escória. Portanto, o teor de enxofre no aço é frequentemente baixo (geralmente não mais que 0.03%). Portanto, o efeito prejudicial do enxofre no aço com alto teor de manganês é maior do que o do fósforo.

Elemento de cromo. O cromo é usado para aumentar a resistência à tração e ao fluxo dos aços manganês. Adições de até 3.0% são freqüentemente usadas. O cromo aumenta a dureza recozida em solução e diminui a tenacidade do aço manganês. O cromo não aumenta o nível máximo de dureza endurecida por trabalho ou a taxa de endurecimento por deformação. Os tipos de rolamentos de cromo requerem temperaturas mais altas de tratamento térmico, pois os carbonetos de cromo são mais difíceis de dissolver na solução. Em algumas aplicações, o cromo pode ser benéfico, mas em muitas aplicações, não há benefício em adicionar cromo ao aço manganês.

Elemento de molibdênio. As adições de molibdênio aos aços manganês resultam em várias mudanças. Primeiro, a temperatura inicial da martensita é reduzida, o que estabiliza ainda mais a austenita e retarda a precipitação do carboneto. Em seguida, as adições de molibdênio mudam a morfologia dos carbonetos que se formam durante o reaquecimento após o material ter passado por um tratamento de solução. Normalmente, formam-se filmes de limite de grãos de carbonetos aciculares, mas após a adição de molibdênio, os carbonetos que precipitam são coalescidos e dispersos através dos grãos. O resultado dessas mudanças é que a tenacidade do aço é melhorada pela adição de molibdênio. Outro benefício das adições de molibdênio pode ser o aprimoramento das propriedades mecânicas da fundição. Isso pode ser um benefício real durante a produção de fundição. Em graus mais elevados de carbono, o molibdênio aumentará a tendência para fusão incipiente, portanto, deve-se ter cuidado para evitar isso, pois as propriedades mecânicas resultantes serão severamente diminuídas.

Elemento de níquel. O níquel é um forte estabilizador de austenita. O níquel pode evitar transformações e precipitação de carboneto, mesmo com taxas de resfriamento reduzidas durante a têmpera. Isso pode tornar o níquel uma adição útil em produtos com seções pesadas. O aumento do teor de níquel está associado ao aumento da tenacidade, uma ligeira queda na resistência à tração e não tem efeito sobre a resistência ao escoamento. O níquel também é usado na soldagem de materiais de enchimento para aços manganês, para permitir que o material depositado seja livre de carbonetos. É típico ter níveis mais baixos de carbono nesses materiais junto com o níquel elevado para produzir o resultado desejado.

Elemento de alumínio. O alumínio é usado para desoxidar o aço manganês, o que pode evitar furos de alfinetes e outros defeitos de gás. É comum usar adições de 3 lbs / ton na concha. O aumento do conteúdo de alumínio diminui as propriedades mecânicas do aço manganês enquanto aumenta a fragilidade e o rasgo a quente. Na prática, é aconselhável manter os resíduos de alumínio razoavelmente baixos para a maioria dos tipos de aço manganês.

Elemento de titânio. O titânio pode ser usado para desoxidar o aço manganês. Além disso, o titânio pode atar nitrogênio em nitretos de titânio. Estes nitretos são compostos estáveis ​​nas temperaturas de fabricação do aço. Uma vez amarrado, o nitrogênio não está mais disponível para causar furos nas peças fundidas. O titânio também pode ser usado para refinar o tamanho do grão, mas o efeito é mínimo em seções mais pesadas.

Propriedades mecânicas das peças fundidas de aço manganês padrão

Características de desempenho

O aço manganês padrão é Mn13. Após o tratamento antidesgaste, a superfície do material pode atingir 500-550 de dureza Brinell, continuar a manter a flexibilidade interna, minimizar o atrito da superfície, pode ser soldada com aço de alto manganês ou materiais semelhantes, pode ser cortada por tocha de acetileno, não magnética, etc.

Parâmetro técnico

Parâmetros físicos
Dados
Element(%)
força de rendimento
60,000-85,000 ​​psi
Mn
12.0-14.0
Resistência à tração
120,000-130,000 ​​psi
C
1.00-1.25
Alongamento
35% –50%
Si
≤ 0.60
Dureza
230-255 bhn
P
≤ 0.05
Dureza máxima
550bhn
S
≤ 0.04
magnético
Não
Fe
85.0-88.0

Processo de produção de fundição de aço manganês

Refinando: a fim de melhorar a qualidade do aço fundido, o processo de refino secundário é cada vez mais utilizado. Desde a década de 1980, também é usado na produção de aço com alto teor de manganês. Após o refino, as inclusões são reduzidas, a distribuição é melhorada e a resistência é aumentada de 657mpa para 834mpa, e a resistência ao desgaste também pode ser aumentada em 30%.

Elenco de suspensão: A temperatura de vazamento tem uma grande influência nas propriedades do aço com alto teor de manganês. Os fabricantes costumam ter grande capacidade de forno, longo tempo de vazamento e difícil controle de temperatura. Embora várias medidas sejam tomadas, as desvantagens dos grãos grossos não podem ser evitadas. É estudado que 2% ~ 3% (tamanho de 0.15 ~ 0.3 m) pó de ferro ou uma mistura de pó de ferromanganês e pó de ferro é adicionado continuamente com aço fundido durante o vazamento. Ele atua como ferro de resfriamento interno e aumenta o núcleo de cristalização, melhora as propriedades do aço com alto teor de manganês e aumenta a resistência ao desgaste em 30% ~ 50%. No entanto, deve-se ter atenção para diminuir a fluidez do aço após a adição.

Liga de superfície: a fim de melhorar a resistência ao desgaste e economizar elementos de liga, o método de adição de liga na superfície pode atingir o objetivo. As medidas específicas são escovar o revestimento de liga na superfície do molde, borrifar pó de ferro manganês ou colar chapa de ferro fundido, derreter e soldar esses materiais após o vazamento do aço fundido, o que melhora o desempenho superficial das peças fundidas. Agora, o eletrodo contendo cromo é usado para soldagem de superfície em aço com alto manganês para melhorar o desempenho da superfície de peças fundidas Alta resistência ao desgaste, efeito de superfície de bloco de pó de cromo alto também é muito bom.

Endurecimento explosivo: não é ideal para fortalecer aço com alto teor de manganês por laminação e shot peening. A alta pressão de 3 × 107kpa produzida pela explosão em um tempo muito curto faz com que a superfície do aço de alto manganês forme uma camada endurecida de 40 ~ 50 mm, a dureza da camada endurecida atinge hb300 ~ 500, a resistência ao escoamento da camada superficial pode ser aumentada em 2 vezes, e a resistência ao desgaste pode ser aumentada em 50%. Este método é o método mais eficaz para aço padrão com alto manganês.

Como tratamento de endurecimento de água fundida: após a solidificação do aço com alto manganês, o calor residual é usado para tratamento de endurecimento de água acima de 960 ℃, o que pode reduzir a descarbonetação da superfície, encurtar o ciclo de produção e economizar energia. Este método pode ser usado para peças fundidas de pequeno e médio porte com espessura de parede. A fábrica de máquinas de cimento de Tangshan usava esse método ao fundir uma placa de revestimento de aço com alto teor de manganês com molde de metal, mas a temperatura de entrada de água deve ser controlada com cuidado.

Reforço de precipitação: após o tratamento de endurecimento com água do aço padrão com alto manganês, não é adequado para reaquecimento. Depois de adicionar elementos de liga, o tratamento térmico de reforço por precipitação pode ser usado para fortalecer a matriz de aço com alto teor de manganês e carbonetos granulares dispersos são distribuídos na matriz para melhorar a resistência ao desgaste.

Comparação da fundição de aço manganês sob diferentes condições de trabalho 

Para a condição de desgaste abrasivo de impacto fraco:

o aço com alto teor de manganês não pode trabalhar basicamente no endurecimento. Devido à pequena força de impacto e à baixa exigência de tenacidade do material, materiais com alta dureza original podem ser selecionados, como transporte aéreo e tubulação de transmissão hidráulica, que pode ser feita de pedra fundida de basalto. Para o segundo e terceiro silos do moinho de cimento, o meio de moagem é pequeno e a força de impacto é pequena, então os materiais frágeis resistentes ao desgaste, como ferro fundido com baixo teor de cromo, ferro fundido com alto teor de cromo e até mesmo ferro fundido branco podem ser selecionados. A vida útil do aço manganês pode ser aumentada de 1 a 4 vezes.

Para condições de desgaste abrasivo de baixo impacto:

Embora o aço com alto teor de manganês possa produzir endurecimento por trabalho, sua dureza é muito baixa. Devido à força de baixo impacto, podem ser selecionados aço com alto teor de carbono e alto manganês, aço com manganês médio, aço bainítico, aço martensita de baixa liga e ferro dúctil bainita. Por exemplo, para a placa de revestimento (silo No.1) do moinho grande, a vida útil da liga de aço martensítico zg42crmnsi2mo pode ser aumentada em 2-3 vezes sem deformação. Principalmente agora, o meio de moagem na moagem de cimento populariza gradativamente o uso de bola fundida de alto cromo, que não condiz bem com a dureza da placa de revestimento de aço manganês, o que acelera a deformação da placa de revestimento e reduz a vida útil, o que mostra a necessidade de substituir o aço com alto teor de manganês. Ao triturar o material com dureza Proctor f ≤ 12, a vida útil da placa de britagem de mandíbula 400 × 600 feita de aço martensítico de liga média pode ser aumentada em 20% ~ 50%, e as sobras de ferro no material triturado podem ser sugadas para melhorar a pureza do material, o que é benéfico para aumentar a brancura do cimento branco e reduzir a pequena cavidade de óxido de ferro do tijolo de sílica. Além disso, o pequeno martelo triturador pode ser feito de aço com uma certa tenacidade de 12 kg.

Para condições de desgaste abrasivo de médio impacto:

Por exemplo, quando a energia de impacto é 4J, é equivalente a esmagar o minério com F = 12-14. O aço martensítico e o aço com alto manganês modificado com melhor tenacidade podem ser selecionados para a placa de engrenagem, e sua resistência ao desgaste é aumentada em 20% - 100% em comparação com o aço com alto manganês. Também usamos placas dentais de aço fundido com alto teor de manganês e aço fundido com alto cromo para esmagar granito. A vida útil do aço manganês é aumentada em 2.5 vezes.

Para condições de desgaste abrasivo de forte impacto:

quando a energia de impacto é maior que 5J e a dureza do minério é f = 16-19, a segurança ou resistência ao desgaste do aço martensítico como placa de dente ou placa de revestimento não é suficiente, e o material da série de aço com alto teor de manganês ainda é necessário. Por exemplo, a resistência ao desgaste do britador de cone de φ 200 é cerca de 50% maior do que a do aço com alto manganês padrão, usando aço com alto manganês modificado com cromo e titânio para esmagar f = 17-19 minérios. Ao triturar f = 12-14 minérios, a resistência ao desgaste aumenta em 70% - 100%, o que significa que a lacuna de resistência ao desgaste entre os dois é reduzida no caso de forte desgaste por impacto. É possível que na condição de um forte impacto, suas taxas de endurecimento por trabalho sejam semelhantes. A dureza original do aço com alto manganês modificado é maior, e a dureza da superfície do aço com alto manganês modificado permanece alta, atingindo cerca de hv700, enquanto que a do aço com alto manganês padrão é mais do que hv600 após o endurecimento, mas a diferença de dureza é menor do que sob o impacto moderado, resultando na diferença de resistência ao desgaste também reduzida. Aço manganês ultra-alto pode ser usado para garantir a operação normal de alguns martelos de grande porte sob forte impacto. Quando a dureza do minério f ≤ 14, a vida útil do aço martensítico de baixa liga é cerca de 50% maior do que a do aço padrão com alto manganês. Para minério com dureza f> 14, o aço padrão com alto manganês ainda é usado na China. A produção e o uso de aço com alto manganês modificado são afetados devido ao alto custo da matéria-prima, processo de produção complexo e requisitos rígidos. Em países estrangeiros, o aço martensítico é a primeira escolha de material de revestimento e, em seguida, o revestimento de borracha é amplamente utilizado. Sua vida útil pode ser aumentada em 1-5 vezes em comparação com o aço de alto manganês padrão, e o consumo de energia, o consumo de bolas, o ruído do moinho e a intensidade do trabalho durante a manutenção também são reduzidos. A indústria de produtos de borracha da China está desenvolvendo este produto.

Usinagem de fundição de aço manganês

As propriedades exclusivas de resistência ao desgaste do aço manganês também o tornam muito difícil de usinar, na melhor das hipóteses. Nos primórdios da produção de aço manganês, pensava-se que não era usinável e usava-se retificação para dar forma às peças. Agora, com ferramentas de corte modernas, é possível tornear, furar e moer aços manganês. Aço manganês
não usina como outros aços e normalmente requer ferramentas feitas com um ângulo de saída negativo. Além disso, velocidades de superfície relativamente baixas com grandes profundidades de corte produzem os melhores resultados. Esse arranjo produz altas forças de corte e o equipamento e as ferramentas devem ser robustos para suportar essas forças. Qualquer vibração do ferramental pode adicionar ao endurecimento do trabalho da superfície sendo usinada. A maioria dos cortes normalmente é feita sem qualquer tipo de lubrificação. Durante a usinagem de manganês, é importante remover continuamente a zona endurecida por trabalho com o próximo corte. Pequenos cortes de acabamento ou vibração da ferramenta causarão a dureza para construir e fazer
a superfície restante virtualmente não usinável.

Tratamento térmico de fundição de aço manganês

Idealmente, os aços manganês tratados termicamente terão uma microestrutura austenítica de granulação fina totalmente homogeneizada. O tamanho do grão é uma função da temperatura de vazamento e o tratamento térmico normalmente não influencia o tamanho do grão. Alguns tentaram desenvolver estratégias de tratamento térmico que primeiro transformassem a estrutura em uma estrutura perlítica, que permitiria o refinamento do grão no tratamento térmico final. Essas estratégias não foram amplamente aceitas ou implementadas por vários motivos. Um dos motivos é que esses ciclos se tornam caros devido às altas temperaturas do forno e aos longos tempos de espera necessários. Além disso, a liga frequentemente não era significativamente melhorada por esses ciclos.

O ciclo de tratamento térmico típico para a maioria dos aços manganês consiste em um recozimento em solução seguido por uma têmpera em água. Este ciclo pode começar à temperatura ambiente ou a uma temperatura elevada dependendo da temperatura inicial das peças fundidas. A temperatura inicial no forno de tratamento térmico é ajustada para ser próxima à temperatura de fundição e então é aumentada em uma taxa lenta a moderada até que a temperatura de imersão seja atingida. As temperaturas de imersão são tipicamente altas para facilitar a dissolução de qualquer carboneto que possa estar presente. As temperaturas em ou perto de 2000 ° F são normalmente usadas para atingir o efeito de homogeneização desejado. A composição química da liga definirá a temperatura de imersão.

Fundições de aço manganês requerem uma rápida têmpera em água após a imersão em alta temperatura. Esta têmpera deve ocorrer imediatamente após as peças fundidas serem removidas do forno de tratamento térmico. A taxa dessa têmpera precisa ser alta o suficiente para evitar qualquer precipitação de carbonetos. A Figura 8 mostra a microestrutura do aço manganês devidamente temperado. Uma têmpera lenta pode reduzir drasticamente a tenacidade do material. Na condição temperada, as peças fundidas de aço manganês podem ser finalmente processadas com poucos cuidados especiais.

O único item a evitar com fundições de aço manganês tratado termicamente é o reaquecimento acima de 500 ° F. Temperaturas iguais ou acima deste nível causarão a precipitação de carbonetos aciculares, o que pode reduzir drasticamente a tenacidade. Este efeito é o tempo e a temperatura baseados em tempos mais longos e temperaturas mais altas, ambos causando maiores perdas de tenacidade.