Mangan stålgjutning

Gjutgjutning i manganstål

Qiming Machinery är en av de berömda gjuterierna i manganstål i Kina. Det finns mer än 12,000 XNUMX ton slitdelar av gjutning av manganstål som gjuts i vårt gjuteri. Dessa slitdelar av gjutning av manganstål inkluderar:

• Krossslitdelar
• Slitdelar till shredder
• Förklädesmatare Pan
• Kvarnfoder
• Andra slitdelar av mangan

Alla Qiming Machinery slitdelar i manganstålgjutning stöds av ISO9001: 2015 kvalitetskontrollsystem. Jämför med andra gjuterier av manganstål, Qiming Machinery har följande fördelar:

• Tillgänglig gjutvikt från 5 kg till 12000 kg;
• Tre produktionslinjer kan användas. Sand gjutning produktionslinje förlorade skum gjutning produktionslinje och V metod gjutning produktionslinje;
• Vårt gjuteri har passerat ISO9001: 2018 kvalitetskontrollsystem;
• Stabil kvalitet med lämpligt pris;
• Professionella ingenjörer levererar måttritningar och designprodukter.

Produkter

Vad är manganstål?

Manganstål, även kallat Hadfieldstål eller mangalloy, är en stållegering som innehåller 12-14% mangan. Stålet är känt för sin höga slaghållfasthet och motståndskraft mot nötning i sitt härdade tillstånd och beskrivs ofta som det ultimata arbetshärdningsstålet.

historik

• År 1882, Robert Hadfield creat Mn14 manganstål;
• I mitten av 20-talet designade USA Climax mellersta manganstål;
• I mitten av 20-talet fram till nu utvecklas högt mangan och superhögt manganstål.

I Kina är det GB / T 5680-2010-standarden.

I USA är det ASTM A128-standarden.

Manganståls förmåga att arbeta härdad från slagbelastning tillsammans med sin exceptionella seghet gör det till det bästa materialet för slitage för många krävande applikationer. Så manganstål används ofta i delar av industrinslitage.

• Delar till krossslitage, som inkluderar käftplattor, konkrossmantlar, konkrossskålfoder, gyratorisk krossmantlar och någon kindplatta;
• Gruvspader bär delar, som inkluderar styrplattor;
• Delar till dokumentförstöraren, som inkluderar rivhammare, rivgaller och rivstäd;

Olika element har olika funktioner och effekter i slitdelarna för gjutning av manganstål.

Kolelement. Kol är ett av de två viktigaste elementen i manganstål tillsammans med mangan. Manganstål är en övermättad lösning av kol. För de flesta standardkvaliteter av manganstål är kol och mangan i ett ungefärligt förhållande Mn / C = 10. Dessa stål är därför vanligtvis 12% Mn och 1.2% C. Detta förhållande upprättades huvudsakligen av tidiga ståltillverkningsbegränsningar och det fasta förhållandet har ingen verklig betydelse. Att öka kolinnehållet höjer sträckgränsen och sänker duktiliteten. Se följande bild för effekterna av ökat kolinnehåll på egenskaperna hos 13% manganstål.

Effekt av kol på dragegenskaperna hos manganstål

De flesta manganstål används vid slipning av nötning och slitage med hög slagkraft så att tillverkarna försöker maximera kolinnehållet. Praktiska gränser existerar och eftersom kolhalten överstiger 1.3% sprickbildning och oupplösta korngränskarbider blir vanligare. Högkvalitativa kvaliteter av manganstål, de med högt manganinnehåll, har pressat den övre kolgränsen långt över 1.3%.

Manganelement. Mangan är en austenitstabilisator och gör denna legeringsfamilj möjlig. Det minskar transformeringstemperaturen för austenit till ferrit och hjälper därför till att bibehålla en fullständigt austenitisk struktur vid rumstemperatur. Legeringar med 13% Mn och 1.1% C har starttemperaturer för martensit under -328 ° F. Den nedre gränsen för manganinnehåll i vanlig austenitiskt manganstål är nära 10%. Ökande mangannivåer tenderar att öka lösligheten av kväve och väte i stålet. Premiumlegeringar med högre kolinnehåll och ytterligare legeringselement finns med manganhalter från 16-25% mangan. Dessa legeringar ägs av tillverkaren.

Silikonelement. Specifikationen av kisel i högt manganstål är 0.3% ～ 0.8%. Kisel minskar kolens löslighet i austenit, främjar karbidutfällning och minskar stålets slitstyrka och slitstyrka. Därför bör kiselhalten kontrolleras vid den lägre specifikationsgränsen.

Fosforelement. Specifikationsinnehållet i högt manganstål är P ≤ 0.7%. Vid smältning av högt manganstål på grund av den höga fosforhalten i ferromangan är fosforhalten i stål generellt hög. Eftersom fosfor minskar stålets slaghårdhet och gör gjutningen lätt att spricka bör fosforhalten i stål minskas så mycket som möjligt.

Svavelelement. Specifikationen för högt manganstål kräver S ≤ 0.05%. På grund av den höga manganhalten kombineras det mesta av svavlet och manganet i stålet med varandra för att bilda mangansulfid (MNS) och komma in i slaggen. Därför är svavelhalten i stålet ofta låg (vanligtvis inte mer än 0.03%). Därför är den skadliga effekten av svavel i högt manganstål högre än fosfor.

Kromelement. Krom används för att öka draghållfastheten och flödesmotståndet hos manganstål. Tillägg på upp till 3.0% används ofta. Krom ökar lösningshärdad hårdhet och minskar segheten hos manganstålet. Krom ökar inte den maximala arbetshärdade hårdhetsnivån eller töjningshärdningshastigheten. Krombärande kvaliteter kräver högre värmebehandlingstemperaturer eftersom kromkarbider är svårare att lösa i lösning. I vissa applikationer kan krom vara fördelaktigt, men i många applikationer är det ingen fördel att lägga krom till manganstål.

Molybden Element. Molybdentillskott till manganstål resulterar i flera förändringar. Först sänks martensitens starttemperatur, vilket ytterligare stabiliserar austeniten och fördröjer karbidutfällningen. Därefter ändrar molybdentillsättningar morfologin hos karbiderna som bildas under återuppvärmning efter att materialet har behandlats med en lösning. Korngränsfilmer av acikulära karbider bildas vanligtvis, men efter tillsats av molybden sammansmälts karbiderna som fälls ut och dispergeras genom kornen. Resultatet av dessa förändringar är att stålets seghet förbättras genom tillsats av molybden. En annan fördel med tillsatser av molybden kan förbättras som gjutna mekaniska egenskaper. Detta kan vara en verklig fördel under gjutningsproduktionen. I högre kolkvaliteter ökar molybden tendensen för begynnande fusion, så man måste vara försiktig för att undvika detta eftersom de resulterande mekaniska egenskaperna kommer att minska kraftigt.

Nickelelement. Nickel är en stark austenitstabilisator. Nickel kan förhindra omvandlingar och karbidutfällning även vid reducerade kylhastigheter under kylning. Detta kan göra nickel till ett användbart tillskott i produkter som har stora sektionsstorlekar. Ökande nickelinnehåll är förknippat med ökad seghet, en liten minskning av draghållfastheten och har ingen effekt på sträckgränsen. Nickel används också vid svetsning av fyllnadsmaterial för manganstål så att det avsatta materialet är fritt från hårdmetaller. Det är typiskt att ha lägre kolnivåer i dessa material tillsammans med den förhöjda nickeln för att ge det önskade resultatet.

Aluminiumelement. Aluminium används för att avoxidera manganstål, vilket kan förhindra nålhål och andra gasdefekter. Det är typiskt att använda tillsatser på 3 kg / ton i sleven. Ökande aluminiuminnehåll minskar de mekaniska egenskaperna hos manganstål samtidigt som det ökar sprödheten och hetrivningen. I praktiken är det lämpligt att hålla aluminiumresterna ganska låga för de flesta manganstålkvaliteter.

Titanelement. Titan kan användas för att avoxidera manganstålet. Dessutom kan titan binda kvävgas i titannitrider. Dessa nitrider är stabila föreningar vid ståltillverkningstemperaturer. När kvävet är fäst är det inte längre tillgängligt för att orsaka tapphål i gjutgodset. Titan kan också användas för att förfina kornstorleken, men effekten är minimal i tyngre sektioner.

prestandaegenskaper

Standard manganstål är Mn13. Efter antislitbehandling kan materialytan nå 500-550 Brinell-hårdhet, fortsätta att upprätthålla intern flexibilitet, minimera ytfriktion, kan svetsas med högt manganstål eller liknande material, kan skäras av acetylenbrännare, icke-magnetisk, etc

Teknisk parameter

Raffinering: För att förbättra kvaliteten på smält stål används den sekundära raffineringsprocessen mer och mer allmänt. Sedan 1980-talet har det också använts vid produktion av högt manganstål. Efter raffinering reduceras inneslutningarna, fördelningen förbättras och styrkan ökas från 657mpa till 834mpa, och slitstyrkan kan också ökas med 30%.

Fjädring gjutning: hälltemperatur har stor inverkan på egenskaperna hos högt manganstål. Tillverkare har ofta stor ugnskapacitet, lång hälltid och svår temperaturkontroll. Även om olika åtgärder vidtas kan nackdelarna med grova korn inte undvikas. Det studeras att 2% ～ 3% (storlek 0.15 ～ 0.3 m) järnpulver eller en blandning av ferromanganpulver och järnpulver tillsättes kontinuerligt med smält stål under gjutning. Det fungerar som inre kyljärn och ökar kristalliseringskärnan, förbättrar egenskaperna hos högt manganstål och ökar slitstyrkan med 30% ～ 50%. Uppmärksamhet bör dock ägnas åt att minska flytbarheten hos stål efter tillsats.

Ytlegering: För att förbättra slitstyrka och spara legeringselement kan metoden att tillsätta legering på ytan uppnå syftet. De specifika åtgärderna är att borsta legeringsbeläggningen på formens yta, strö över manganjärnpulver eller gjutjärnplåt av sticklegering, smälta och svetsa dessa material efter att ha hällt smält stål, vilket förbättrar gjutningens ytprestanda. Nu används den krominnehållande elektroden för ytsvetsning på högt manganstål för att förbättra ytprestanda hos gjutgods. Hög slitstyrka, hög krompulverbeläggningseffekt är också mycket bra.

Explosiv härdning: det är inte idealt att förstärka högt manganstål genom att rulla och skjuta. Det höga trycket på 3 × 107kpa producerat av explosionen på mycket kort tid gör att ytan av högt manganstål bildar 40 ~ 50 mm härdat skikt, hårdheten hos det härdade skiktet når hb300 ~ 500, sträckgränsen för ytskiktet kan ökas två gånger, och slitstyrkan kan ökas med 2%. Denna metod är den mest effektiva metoden för standardmanganstål.

Som gjutvattenhärdningsbehandling: efter stelning av högt manganstål används spillvärme för behandling av vattenhärdning över 960 ℃, vilket kan minska ytavkolning, förkorta produktionscykeln och spara energi. Denna metod kan användas för små och medelstora gjutgods med väggtjocklek. Tangshan-cementmaskinerianläggningen använde denna metod när man gjuter en högplåtplatta av manganstål med metallform, men vattenintagstemperaturen måste kontrolleras noggrant.

Nederbörd förstärkning: efter vattenhärdningsbehandling av standardmanganstål är det inte lämpligt att värma upp igen. Efter tillsats av legeringselement kan utfällningsförstärkande värmebehandling användas för att stärka matrisen av högt manganstål och sprida granulära karbider fördelas på matrisen för att förbättra slitstyrkan.

För tillståndet med slitstarkt slitage:

högt manganstål kan i princip inte härda. På grund av den lilla slagkraften och ett lågt krav på materialets seghet kan material med hög originalhårdhet väljas, såsom lufttransport och hydraulisk transmission, som kan vara gjord av basaltgjuten sten. För den andra och tredje soptunnan av cementkvarn är slipmediet litet och slagkraften liten, så det spröda slitstarka materialet såsom gjutjärn med låg krom, gjutjärn med hög krom och till och med vitt gjutjärn kan väljas. Livstiden för manganstål kan ökas med 1-4 gånger.

För slitstarka slitageförhållanden med låg påverkan:

Även om högt manganstål kan åstadkomma härdning är dess hårdhet mycket låg. På grund av den låga slagkraften kan högt kolhaltigt manganstål, medelstort manganstål, bainitiskt stål, låglegerat martensitstål och bainit duktilt järn väljas. Till exempel för foderplattan (nr. 1 soptunnan) i den stora kvarnen kan livslängden för legeringen martensitiskt stål zg42crmnsi2mo ökas med 2-3 gånger utan deformation. Speciellt nu populariserar slipmediet vid cementslipning gradvis användningen av gjutkulor med hög krom, vilket inte matchar hårdheten hos foderplattan med hög manganstål, vilket påskyndar foderplattans deformation och minskar livslängden, vilket visar nödvändigheten av att ersätta högt manganstål. Vid krossning av materialet med Proctor-hårdhet f ≤ 12 kan livslängden på 400 x 600 käftkrossplåt av mediumlegerat martensitiskt stål ökas med 20% ～ 50% och järnskrot i det krossade materialet kan sugas ut till förbättra materialets renhet, vilket är fördelaktigt för att öka vithet hos vit cement och minska den lilla järnoxidgrottan av kiseldioxid. Dessutom kan den lilla krosshammeren göras av stål med en viss seghet på 12 kg.

För slipande slitförhållanden med medelstora slag:

Till exempel, när slagenergin är 4J, motsvarar den att krossa malmen med F = 12-14. Martensitiskt stål och modifierat högmanganstål med bättre seghet kan väljas för växelplatta, och deras slitstyrka ökas med 20% - 100% jämfört med högt manganstål. Vi använder också sammansatt tandplatta av högt manganstål och gjutstål med hög krom för att krossa granit. Livstiden för manganstål ökas med 2.5 gånger.

För starka slitande slitförhållanden:

när stötenergin är större än 5J och malmhårdheten är f = 16-19, är säkerhets- eller slitstyrka hos martensitiskt stål eftersom tandplatta eller foderplatta inte räcker, och material av högt manganstålserie behövs fortfarande. Exempelvis är nötningsbeständigheten hos 200 konkrossar cirka 50% högre än för standardmanganstål med hög användning av krom och titanmodifierat högmanganstål för att krossa f = 17-19 malm. Vid krossning av f = 12-14 malm ökar slitstyrkan med 70% - 100%, vilket innebär att slitstyrkan mellan de två minskas vid starkt slitage. Det är möjligt att deras arbetshärdningshastigheter är likartade under förutsättning av stark påverkan. Den ursprungliga hårdheten hos det modifierade höga manganstålet är högre och ythårdheten hos det modifierade höga manganstålet förblir högt och når ungefär hv700, medan standardhögt manganstål är mer än hv600 efter härdning, men hårdhetsskillnaden är mindre än det vid måttlig påverkan, vilket resulterar i att skillnaden i slitstyrka också minskas. Ultrahögt manganstål kan användas för att säkerställa normal drift av vissa stora hammare under stark påverkan. När malmens hårdhet är ≤ 14 är livslängden för martensitiskt låglegerat stål cirka 50% högre än för standardmanganstål. För malm med hårdhet f> 14 används fortfarande högt manganstål i Kina. Produktionen och användningen av modifierat högt manganstål påverkas på grund av dess höga råvarukostnad, komplexa produktionsprocess och strikta krav. I utlandet är martensitiskt stål det första valet av fodermaterial, och sedan används gummifoder i stor utsträckning. Dess livslängd kan ökas med 1-5 gånger jämfört med standardhögt manganstål, och energiförbrukningen, kulförbrukningen, kvarnbuller och arbetsintensitet under underhåll minskas också. Kinas gummiprodukterindustri utvecklar denna produkt.

Manganståls unika slitstarka egenskaper gör det i bästa fall också mycket svårt att bearbeta. Under de första dagarna av produktion av manganstål trodde man att den inte kunde bearbetas och slipning användes för att forma delarna. Nu med moderna skärverktyg är det möjligt att vrida, borra och fräsa manganstål. Manganstål
maskinliknar inte andra stål och kräver vanligtvis verktyg som är gjorda med en negativ rivvinkel. Dessutom ger relativt låga ythastigheter med stora skärdjup de bästa resultaten. Detta arrangemang ger höga skärkrafter och utrustning och verktyg måste vara robusta för att motstå dessa krafter. Varje prat av verktyget kan öka arbetshärdningen av ytan som bearbetas. Mest skärning sker vanligtvis utan någon form av smörjning. Vid bearbetning av mangan är det viktigt att kontinuerligt ta bort den arbetshärdade zonen med nästa skär. Små efterbehandlingsskär eller verktygssnabb kommer att orsaka hårdheten att bygga och göra
den återstående ytan praktiskt taget icke-bearbetningsbar.

Idealt kommer värmebehandlade manganstål att ha en helt homogeniserad finkornig austenitisk mikrostruktur. Kornstorleken är en funktion av hälltemperaturen och värmebehandling påverkar vanligtvis inte kornstorleken. En del har försökt att utveckla strategier för värmebehandling som först skulle förvandla strukturen till en pearlitisk struktur, som sedan skulle möjliggöra finförädling av den slutliga värmebehandlingen. Dessa strategier har inte varit allmänt accepterade eller genomförda av olika skäl. En anledning är att dessa cykler blir dyra på grund av de höga ugnstemperaturerna och de långa hålltiderna som krävs. Dessutom förbättrades legeringen ofta inte signifikant genom dessa cykler.

Den typiska värmebehandlingscykeln för de flesta manganstål består av en lösning av glödgning följt av en vattensläckare. Denna cykel kan börja vid rumstemperatur eller vid en förhöjd temperatur beroende på gjutningens starttemperatur. Starttemperaturen i värmebehandlingsugnen är inställd på att vara nära gjutningstemperaturen och höjs sedan med långsam till måttlig hastighet tills blötläggningstemperaturen har uppnåtts. Blötläggningstemperaturer är vanligtvis höga för att underlätta upplösningen av eventuell hårdmetall som kan vara närvarande. Temperaturer vid eller nära 2000 ° F används vanligtvis för att uppnå önskad homogeniserande effekt. Legeringens kemiska sammansättning kommer slutligen att ställa in blötningstemperaturen.

Gjutgods av manganstål kräver en snabb vattenkylning efter blötläggningen vid hög temperatur. Denna släckning måste ske omedelbart efter att gjutgodset avlägsnats från värmebehandlingsugnen. Hastigheten för denna släckning måste vara tillräckligt hög för att förhindra utfällning av karbider. Figur 8 visar mikrostrukturen av korrekt släckt manganstål. En släck släckning kan minska materialets seghet dramatiskt. I härdat tillstånd kan gjutgods av manganstål slutligen bearbetas med liten särskild försiktighet.

Det enda som ska undvikas med värmebehandlat gjutgods i manganstål är att värma upp över 500 ° F. Temperaturer på eller över denna nivå kommer att orsaka utfällning av acikulära karbider, vilket dramatiskt kan minska segheten. Denna effekt är tid och temperatur baserad på längre tider och högre temperaturer som båda orsakar större seghetsförluster.