Вплив різних елементів при литті деталей із марганцевої сталі
Різні елементи мають різні функції в лиття з марганцевої сталі. Існують деякі ефекти різних елементів при литті деталей із марганцевої сталі.
Вплив вуглецевого елемента в деталях із марганцевої сталі
Вуглець є одним з двох найважливіших елементів марганцевих сталей поряд з марганцевими. Марганцеві сталі - це перенасичений розчин вуглецю. Для більшості стандартних марганцевих марок вуглець та марганець мають приблизне співвідношення Mn / C = 10. Отже, ці сталі, як правило, становлять 12% Mn та 1.2% C. Цей коефіцієнт головним чином був встановлений обмеженнями раннього виробництва сталі, і фіксований коефіцієнт не має реального значення. Збільшення вмісту вуглецю підвищує межа текучості та знижує пластичність. Нижче наведено рисунок щодо впливу збільшення вмісту вуглецю на властивості 13% марганцевої сталі.
Основне значення підвищеного вмісту вуглецю, однак, полягає у підвищенні зносостійкості до руйнування, див. Нижче. Більшість марганцевих сталей використовуються при руйнуванні при стиранні та сильному ударі, тому виробники намагаються максимізувати вміст вуглецю. Практичні межі існують, і оскільки вміст вуглецю перевищує 1.3%, тріщини стають більш поширеними нерозчинені карбіди на кордоні зерен. Марганцеві сталі вищого сорту, що мають високий вміст марганцю, перевищили верхню межу вуглецю значно вище 1.3%.
Вплив елемента марганцю в сталевих деталях з марганцю
Марганець є стабілізатором аустеніту і робить можливим це сімейство сплавів. Це знижує аустеніт до температури перетворення фериту і, отже, допомагає зберегти повністю аустенітну структуру при кімнатній температурі. Сплави з 13% Mn і 1.1% C мають початкову температуру мартенситу нижче -328 ° F. Нижня межа вмісту марганцю в звичайній аустенітній марганцевій сталі становить близько 10%. Збільшення рівня марганцю, як правило, збільшує розчинність азоту та водню в сталі. Преміум-сплави з більшим вмістом вуглецю та додаткові елементи сплаву існують із вмістом марганцю від 16-25% марганцю. Ці сплави є власністю їх виробників.
Вплив елементу кремнію в деталях із марганцевої сталі
Вміст кремнію до 1% зазвичай вважається безпечним в марганцевих сталях, але кремній не робить помітного впливу на механічні властивості. При вмісті 2.2% кремнію Avery продемонстрував різке зниження міцності та пластичності. Більшість експериментів, про які повідомлялося, були проведені з невеликими розмірами секцій менше 1 дюйма, враховуючи вміст кремнію та більш важкі розміри секцій, ударна в'язкість може бути значно зменшена зі збільшенням вмісту кремнію. Дивіться наступне зображення для ефекту додавання 1.5% Si до 6-дюймового розміру перерізу.
Дані показують зменшення енергії удару на 75% при збільшенні кремнію до цього рівня. Рекомендується підтримувати низький рівень кремнію в марганцевій сталі до менш як 0.6% кремнію при виробництві розмірів секцій більше 1 дюйма.
Вплив елемента хрому в деталях із марганцевої сталі
Хром використовується для підвищення міцності на розрив і опору потоку марганцевих сталей. Часто використовують додавання до 3.0%. Хром збільшує відпалену в розчині твердість і зменшує в'язкість марганцевої сталі. Хром не підвищує максимальний рівень твердості, затверділий роботою, або швидкість деформаційного затвердіння. Марки, що містять хром, вимагають більш високих температур термічної обробки, оскільки карбіди хрому важче розчиняються в розчині. У деяких додатках хром може бути корисним, але в багатьох випадках додавання хрому в марганцеву сталь не приносить користі.
Вплив елемента нікелю в деталях із марганцевої сталі
Нікель - сильний стабілізатор аустеніту. Нікель може запобігти перетворенню та осадженню карбіду навіть при знижених швидкостях охолодження під час гартування. Це може зробити нікель корисним доповненням до продуктів, що мають великі розміри секцій. Збільшення вмісту нікелю пов'язане з підвищеною в'язкістю, незначним падінням міцності на розрив і не впливає на межу текучості. Нікель також використовується для зварювання присадочних матеріалів для марганцевих сталей, щоб забезпечений матеріал не містив карбідів. Типово, щоб у цих матеріалах був нижчий рівень вуглецю разом із підвищеним вмістом нікелю, щоб отримати бажаний результат.
Вплив елементу молібдену в деталях із марганцевої сталі
Додавання молібдену до марганцевих сталей призводить до кількох змін. По-перше, температура пуску мартенситу знижується, що додатково стабілізує аустеніт і гальмує випадання карбіду. Далі додавання молібдену змінює морфологію карбідів, які утворюються під час повторного нагрівання після обробки матеріалу розчином. Зернові межові плівки голкоподібних карбідів зазвичай утворюються, але після додавання молібдену карбіди, які випадають в осад, зливаються і диспергуються по зернах. Результат цих змін полягає в тому, що в'язкість сталі покращується додаванням молібдену. Ще однією перевагою добавок молібдену можуть бути поліпшені механічні властивості під час лиття. Це може бути справжньою вигодою під час ливарного виробництва. У вищих класах вуглецю молібден збільшить тенденцію до початкового плавлення, тому слід дотримуватися обережності, щоб уникнути цього, оскільки отримані механічні властивості будуть сильно знижені.
Молібден корисний, коли в марганцевій сталі виробляється дуже важка товщина перетину. Це секції, що перевищують 6 дюймів, і особливо ті, що мають розмір більше 10 дюймів.
Ці розміри секцій можна знайти у великих манжетах первинної жираторної дробарки та виливках із товстих щелепних штампів Для цих виливків рекомендується додавати молібден у діапазоні від 0.9% до 1.2%, одночасно зменшуючи вміст вуглецю до 0.9% до 1.0%. Молібден корисний, коли в марганцевій сталі виробляється дуже важка товщина перетину. Це секції, що перевищують 6 дюймів, і особливо ті, що мають розмір більше 10 дюймів. Ці розміри секцій можна знайти у великих манжетах первинної жираторної дробарки та виливках з товстими щелепними матрицями. Для цих виливків рекомендується додавати молібден у діапазоні від 0.9% до 1.2%, одночасно зменшуючи вміст вуглецю до 0.9% до 1.0%.
Вплив елементу алюмінію в деталях із марганцевої сталі
Алюміній використовується для деоксидування марганцевої сталі, що може запобігти появі отворів та інших газових дефектів. Типово використовувати додавання 3lbs / т в ковші. Збільшення вмісту алюмінію зменшує механічні властивості марганцевої сталі, одночасно збільшуючи крихкість і гаряче розривання. На практиці доцільно знижувати залишки алюмінію досить низькими для більшості марганцевих сталей. Нові матеріали, що містять високий вміст алюмінію та приблизно 30% марганцю, розробляються для високоміцних, чутливих до ваги застосувань. У цих випадках низька щільність алюмінію використовується для зниження щільності одержуваного сплаву.
Вплив титанового елемента в деталях із марганцевої сталі
Титан можна використовувати для деоксидування марганцевої сталі. Крім того, титан може зв’язувати газ азоту з нітридами титану. Ці нітриди є стабільними сполуками при температурах виробництва сталі. Після зв’язування азот уже не доступний, щоб викликати отвори в штампуванні. Титан також може бути використаний для уточнення розміру зерен, але ефект є мінімальним на важчих ділянках.
Вплив елементу церію в сталевих деталях з марганцю
Церій можна використовувати для уточнення зернистості марганцевих сталей. Сполуки церію мають менший рівень відмови від аустенітної марганцевої сталі, ніж інші сполуки, і тому повинні зробити його кращим очищувачем зерна для цього сплаву. Він також пригнічує випадання карбіду на межі зерна, що зміцнює межі зерен. Також повідомляється, що ударна міцність покращується для марганцевих сталей, легованих церієм.
Вплив елемента фосфору в сталевих деталях з марганцю
Фосфор дуже шкодить марганцевій сталі. Він утворює слабку фосфоліпідну евтектичну плівку на межі зерен аустеніту. Фосфор важко видалити з марганцевих сталей, а найефективнішим методом боротьби з ним є ретельний підбір шихтових матеріалів. ASTM A128 виділяє фосфор максимум 0.07%, але рекомендується підтримувати рівень фосфору значно нижче цього рівня при виробництві високоякісної марганцевої сталі.
Вплив елементів сірки в деталях із марганцевої сталі
Сірка, хоча і не є корисною для більшості сталей, викликає мало проблем у марганцевих сталях. Високий рівень марганцю утримує сірку, пов’язану з сульфідними включеннями марганцю сфероїдного типу.
Вплив елемента бору в сталевих деталях з марганцю
Бор використовували для спроб виробництва рафінації зерна в марганцевих сталях. Однак із збільшенням рівня бору на кордонах зерен випадає крихкий евтектичний карбід бориду. Бор також прискорює розкладання аустеніту, якщо марганцеву сталь перегріти, що робить матеріал незварювальним. Не рекомендується використовувати бор у марганцевих сталях.