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锰Mn(熔点1242℃)

时间:2019-08-12      来源:http://www.wxoke.com

锰Mn(熔点1242℃)

锰是铸铁的常存五元素之一,除少量固溶于铁素体以外,大部分溶入共析碳化物和渗碳体中,以复合碳化物的形态存在,加强了碳化物的形成,因此是阻碍石墨化的元素,故增加锰量会增大基体组织中的珠光体数量。

在灰铸铁中,锰的含量控制在0.5%~1.4%的范围内,主要作用有二,一是中和硫的有害作用,二是稳定和细化珠光体,在此含量范围内,随锰含量的增加,铸铁的强度、硬度增加,而塑性和韧性降低。

在球墨铸铁中,锰的含量比灰铸铁低,控制在0.3%~0.6%的范围内,这是由于球化剂的加入已中和了一部分硫,使硫降低到较低的数值,此时锰已不再起中和硫的作用,而主要分布并富集于共晶团晶界上,形成珠光体,甚或碳化物,降低了球墨铸铁的塑性和韧性,因此只要加入少量的锰,就可充分发挥出稳定碳化物和珠光体的作用。

对于铁素体基体的球铁来说,锰的质量分数应在0.3%以下;对于珠光体球铁,锰的质量分数不应超过0.6%。要想得到珠光体组织,其方法是添加铜。

1、对基体组织的影响

锰是阻碍石墨化、稳定珠光体元素,其化合物易偏析在共晶团晶界处,并且增加脆性。所以含锰量高会降低铸铁的延伸率。如果延伸率要达到12%,则含锰量应小于0.3%,而延伸率要达到18%,则含锰量应小于0.1%。所以,在铸态铁素体球铁中,含锰量应尽可能低一些。

锰的提高严重的损害了材料的冲击韧性,应尽量限制含锰量。

少量的锰可以作为合金元素,形成碳化物和珠光体。但锰使白口倾向增加,因此要把含锰量保持在较低水平。

特别是厚大铸件,锰是正偏析倾向特别大的元素,其边缘和中心的含量能相差一个数量级,极易形成“反白口”,对力学性能极为有害。

Mn是强碳化物形成元素。当Mn含量大于1.0%时,石墨外围易形成复合碳化物,阻碍石墨的生长并改变碳原子的扩散方式,进而降低石墨形状系数。另外,Mn通过形成MnS来中和铸铁中的硫元素,促进珠光体的形成,在硫含量较高时,促进产生气孔倾向,含量一般在0.2~1.0%范围。

锰是强烈稳定奥氏体的元素,同时对稳定珠光体的作用也很明显。但因弊大于利还是应把锰控制在较低的范围。

锰阻碍渗碳体和珠光体的分解,增加球铁退火热处理的难度。对于高韧性球铁而言,每增加0.1%的锰,脆性转变温度提高10~12℃。

因此,铸件不能只靠提高锰含量来获取珠光体组织,以免在缓慢冷却过程中锰向晶界偏析并形成晶间碳化物,而应加入少量铜或钼+铜促进珠光体形成。

Mn量<1.5%时,由于Mn和S形成MnS有促进石墨化的作用,引起石墨片增大和加速孕育衰退的后果,Mn对稳定珠光体的影响类似于Cr,但较Cr缓和。

Mn量在1.5~3.0%范围内,有增铁水过冷倾向,使石墨从A型转变为B型,B-E型或A-D型等混合型分布。Mn量过冷倾向与Mn-Si差值有关。

Mn有细化共晶团的作用;Mn扩大铁-镁合金中奥氏体相区,显著降低共析转变温度,灰铁中每增加Mn1%,共析转变温度平均下降25℃。

锰在球铁中非有益元素,反而由于其严重的偏析倾向,并引起基体中碳化物形成和增加珠光体,对韧性十分不利,尤其对低温球铁的冲击功有严重的损害。

锰在铸件中容易产生偏析。锰高在晶界析出渗碳体,降低塑性和韧性,铸态高韧性球铁控制<0.3%。

2、对力学性能的影响

锰能提高抗拉强度、屈服强度和硬度,但使塑性指标降低显著,锰的强化作用同微量元素相比要微弱的多,故不能把它作为强化元素。

中锰球铁中加入Mn5~9%,相应Si3~5%,用稀土镁合金和硅铁孕育后可获得针状体或奥氏体加上块、粒状碳化物和球状石墨的组织,它具有良好的机械性能和抗磨性能。

在HT低牌号铸铁中Mn从0.47%增至1.38%,σw由32kgf/mm2提高至42kgf/mm2。低碳当量铸铁Mn由1%增加至3%(由于废钢量多的原因)对强度影响不大。

铸铁中Mn量增加硬度提高和使材质的致密度增加。

Mn对一般铸铁提高强度的影响类似于Cr,但作用不及Cr明显。


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