Марганцовистые стали марки

Коротко о марганцовистой стали

Марганцовистая сталь была изобретена Робертом Гадфильдом в 1882 году, и, несмотря на все проводимые исследования, огромные затраты времени и средств, производимая в настоящее время марганцовистая сталь имеет тот же самый химический состав, который был первоначально предложен Гадфильдом.

Роберт Гадфильд установил, что марганцовистая сталь совершенно не похожа на все другие. Он попытался подвергнуть закалке откованный образец и обнаружил, что сталь стала не тверже, как все стали после закалки, а мягче. Но это была не единственная неожиданность – новая сталь не поддавалась ни токарной, ни фрезерной обработке. Предпринимались попытки закаливать сталь Гадфильда в различных средах, но тщетно – она оставалась мягкой. Когда ее подвергали холодной ковке, то участки, на которые приходились удары молота, становились твердыми, и чем больше была степень деформации, тем тверже становилась сталь. При обработке напильником наблюдалось аналогичное явление. Сопротивление металла под напильником росло по мере надавливания: чем сильнее был нажим, тем больше сопротивление.

Благодаря высокой твердости и износостойкости, а также способности выдерживать и поглощать сильные удары без разрушения сталь Гадфильда быстро завоевала признание в промышленности: ее стали использовать для изготовления тех деталей, которые в процессе эксплуатации постоянно подвергаются сильным ударам и обычно быстро выходят из строя по причине истирания. В горной промышленности это такие детали, как, например, щеки дробилок, била для роторных дробилок, шары для шаровых мельниц, гусеничные траки.

Пояснения по содержанию марганца

Известны многочисленные публикации, посвященные изучению влияния марганца на износ деталей дробилок. Ниже описываются различия между марками стали.

• Mn 12-14 – эта марганцовистая сталь традиционно являлась стандартной маркой для карьерного оборудования. Она не уступает другим маркам по возможности наклепа в процессе работы. При переработке особо абразивных материалов наклепанный слой, обычно имеющий глубину около 3 мм, может быть изношен или снят за счет абразивного износа при ударе, что ведет к быстрому износу более мягкого ненаклепанного подстилающего металла. Эта марка стали обладает начальной твердостью около 200 BHN (твердость по Бринеллю). В процессе эксплуатации твердость возрастает примерно до 450 BHN.
• Mn 16-18 – как правило, на 7% дороже в производстве, чем марка Mn 12-14. Эта сталь с повышенным содержанием марганца имеет примерно такие же характеристики, как и предыдущая марка. Первоначальная твердость этой стали несколько выше и составляет около 230 BHN. За счет большего содержания углерода эта марка стали быстрее наклепывается, и поэтому влияние абразивного износа при ударе уменьшается. Но максимальная твердость у этой марки стали составляет около 400 BHN. Эта марка считается наиболее универсальным материалом для любых применений.
• Mn 22-24 – из рассматриваемых марганцовистых сталей эта марка имеет наивысшую начальную твердость 248 BHN, но не обеспечивает более эффективного наклепа, чем более низкие марки. В очень редких ситуациях она может наклепываться чуть быстрее, чем более низкие марки, однако ее преимущества непропорциональны стоимости, которая на 14% выше стоимости марганцовистой стали Mn 12-14. Предложения этой марки являются скорее маркетинговым ходом и не дают никаких реальных преимуществ.

Влияние углерода на содержание марганца

Существует прямая связь между количеством углерода, которое может оставаться в сплаве, и содержанием марганца. При увеличении содержания углерода в сплаве необходимо увеличивать и содержание марганца. Это послужило причиной рождения мифа о том, что увеличение содержания марганца в сплаве увеличивает срок службы футеровок. На самом деле, срок службы определяется именно содержанием углерода.

Для увеличения срока службы футеровок по износу важно иметь максимальное содержание углерода.

При содержании Mn 18% достигается оптимальный уровень углерода.

Для определения необходимого количества углерода при сохранения механических свойств сплава необходимо учитывать толщину детали. Чем больше сечение детали, тем труднее удержать углерод во время закаливания.

© 2012-2019 ООО «Карбокор» · 650991, Россия, Кемеровская область – Кузбасс, г. Кемерово, ул. Мичурина 13, офис 207 · Телефон/факс: +7 (3842) 580777 · Телефон: +7 (3842) 582293.

Марганцовистые стали

Марганец как легирующий элемент широко применяется и в порошковой металлургии. Так же, как и никель, он принадлежит к переходным металлам. Марганец расширяет область существования y-Fe, значительно увеличивает твердость феррита, повышает устойчивость переохлажденного аустенита и снижает температуру мартенситного превращения. Марганец существенно повышает прокаливаемость порошковых сталей. Он является карбидообразующим элементом. С углеродом он образует карбид Mn3C, более устойчивый и прочный, чем карбид железа (цементит). При введении марганца в железоуглеродистые сплавы чистые карбиды марганца не образуются, а получаются всегда сложные (двойные) карбиды цементитного типа (Fe, Мn)3С, в которых часть атомов железа замещена атомами марганца. Содержание его в цементите определяется его количеством в стали. В высокомарганцовистой стали аустенитного класса в такой двойной карбид входит больше марганца, чем железа (около 80% Mn и 20% Fe), а в среднемарганцовистой с содержанием менее 3 % Mn, наоборот, в такой карбид входит больше железа, чем марганца (около 80 % Fe и 20 % Mn).

Для конца 70-х – начала 80-х годов характерен возрастающий интерес к порошковым марганцовистым сталям, обусловленный необходимостью разработки недорогих легированных порошковых сталей для массового производства. Однако использование марганца (так же, как и хрома) в качестве легирующего элемента для получения порошковых сталей связано с целым рядом трудностей, обусловленных высоким сродством этих элементов к кислороду.

Для снижения степени окисления марганца и образования трудновосстановимых оксидов в процессе спекания рекомендуется использовать чистые исходные компоненты и осушенные среды спекания. Кроме того, предлагается вводить в среду спекания HCl, HBr, HF или вводить в шихту борную кислоту или бораты металлов, использовать геттерирующие засыпки, содержащие ферроалюминий или ферросилиций. Марганец можно добавлять к порошку железа в виде измельченного ферромарганца или специальной лигатуры. Напротив, авторы работы, исследуя процесс получения марганцовистых сталей из смеси порошков, приходят к выводу, что решающим процессом следует считать сублимацию марганца и образование газовой фазы при спекании. Пары марганца, оседая на частичках железа, активируют диффузию легирующего элемента. Для наиболее эффективного действия сублимации на процесс легирования и спекания по мнению автора следует добавлять марганец в наивысшей концентрации. В таких условиях происходит взаимодействие паров марганца, выделяющихся из прессовки, с кислородом защитной среды, и образующиеся оксиды уносятся потоком и не образуются в объеме материала.

Ряд авторов отмечает уменьшение количества марганца в заготовке в процессе спекания вследствие его испарения. При этом убыль легирующего компонента зависит от доли открытой пористости. Возрастание давления прессования способствует подавлению процесса испарения и уноса марганца.

Процессы спекания и структурообразования марганцовистых сталей исследованы в работе. В качестве исходных материалов использовали порошки восстановленного и электролитического железа, ферромарганца с 78 % марганца, графита. Спекание осуществляли в вакууме при температуре 1100 °С. Усадка сталей и механические свойства после спекания приведены в табл. 31.

Уменьшение усадки с ростом содержания марганца, очевидно, связано с увеличением пористости. Установлено, что поры расположены в центрах протяженных областей аустенита в марганце, образованной мелкопластинчатым перлитом. Отмечается, что прочность спеченных сталей во всех случаях была заметно ниже, чем прочность литых и термообработанных сталей, что по мнению автора является следствием гетерогенности материала. Это приводит к необходимости введения более высокого количества легирующих элементов, чем следовало бы, если исходить из традиционной практики.

Структурообразование и свойства марганцовистых сталей на основе распыленного и восстановленного порошков железа изучены в работе. В качестве легирующей добавки использованы углеродистый ферромарганец (75 % Mn; 7,7 % С) с размером частиц 0,04 мм.

Тип железного порошка оказывает существенное влияние на структуру и свойства спеченных сталей. При использовании распыленного порошка при спекании сохраняются границы частиц железного порошка, а сердцевина частиц остается ферритной, нелегированной. Напротив, при использовании восстановленного порошка границ исходных частиц в микроструктуре не наблюдается. Установлено, что возрастающая прочность практически линейно зависит от содержания марганца вплоть до содержания его 4-4,5 %, при котором наблюдается максимум. Прочность образцов на основе восстановленного порошка возрастает на 210 МПа на каждый процент легирующего элемента, а для образцов на основе распыленного порошка при таком же количестве углерода прирост прочности составляет 108 МПа на каждый процент марганца. Максимальная прочность была достигнута на сталях на основе восстановленного порошка железа с 4,2 % марганца и 0,2 % углерода и составила 886 МПа, в то время как максимальное значение прочности сталей на основе распыленного порошка составило 672 МПа. Стали на основе восстановленного порошка имеют более высокие значения удлинения и меньшую твердость, чем стали на основе распыленного порошка.

В работе исследовано влияние технологических параметров и состава на свойства спеченных сплавов и сталей: Fe-Mn, Fe-Mn-C, Fe-Mn-Cr, Fe-Mn-Cr-C, Fe-Mn-Cr-Mo-C. Композиции были получены путем механического смешивания железного порошка и легирующих элементов, вводимых в чистом виде или в виде ферросплава. В качестве шихтовых материалов использовали железный порошок, полученный методом распыления (atomet), электролитический порошок марганца (размер частиц

Про марганцовистую сталь и литьё из неё

Неискушённому в материаловедении читателю трудно даже представить, сколько специфических марок стали вообще изобретено к настоящему моменту – и где они используется в быту и в промышленности. А ведь за скучными ГОСТовскими обозначениями вроде “110Г13Л” порой скрываются прелюбопытнейшие истории.

Сталь Гадфильда

Данная марка стали была изобретена ещё в конце XIX века английским металлургом Р. Гадфильдом и представляет собой легированную марганцем сталь аустенитного класса, обладающую специальными свойствами: у неё исключительное сопротивление к истиранию (износу) при ударных нагрузках, а также высокая пластичность и склонность к наклёпу. Её химический состав достаточно прост: доля марганца лежит между 11-14.5%, а углерода – между 0.9-1.3% (именно поэтому в соответствии с отечественным ГОСТ 977-88 она имеет маркировку 110Г13Л, в которой отражено процентное содержание этих легирующих компонент).

Промышленное применение

Поскольку заготовки из этой стали практически не подвергаются инструментальной обработке из-за её упрочнения и потенциального перерасхода инструмента, основным промышленным способом изготовления из неё конечных изделий является точное литьё. Так, например, литьё стали 110Г13Л – https://detaliurala.ru/manganese-casting/, используют для изготовления такой специфической продукции как траки для гусениц тракторов, танков и вездеходов, детали дробилок и шаровых мельниц, рельсовые стрелочные переводы и крестовины, козырьки ковшей экскаваторов, драг и т.д. Также до недавнего времени (начало 80-х прошлого века) исключительно из неё же изготавливались защитные шлемы (каски) для корпуса морской пехоты и сухопутных войск США.

Одно из наиболее интересных свойств этой марки – это резкое упрочнение при наклёпе. Приведём лишь два характерных примера:

1. изготовление из данной марки траков танковых гусениц позволило увеличить их ресурс более чем в девять раз – с 500 до 4800 километров пробега;
2. отлитые из неё же тюремные оконные решётки (да, есть у этой стали и такое специфическое применение) невозможно перепилить – под действием пилы по металлу твёрдость решётки в точке реза возрастает до твёрдости самой пилы (или даже выше).

Осуществляющие заказное литьё из стали 110Г13Л фирмы как правило используют следующие способы:

• литьё в землю/песок по деревянным моделям;
• литьё по выплавляемым моделям в холодно-твердеющие смеси;
• литьё по выплавляемым моделям в жидко-стекольные смеси с жидким катализатором.

Все перечисленные способы позволяют производить детали сложной/уникальной конфигурации с высокой степенью точности и чистоты поверхностей практически независимо от размера и конечной массы самих отливок.

Общая оценка статьи: Опубликовано: 2019.06.24

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Марганцовистая сталь – марка

Малоуглеродистые марганцовистые стали марок 10Г2А и 12Г2А обладают высокой пластичностью и хорошей свариваемостью. Они применяются для изготовления штампо-сварных деталей. [1]

При обработке марганцовистой стали марки Г12 ( содержание марганца 12 94 %) было установлено -, что наиболее пригодным для такой обработки является резец из твердого сплава марки Т15К6, обладающий достаточной стойкостью при скорости резания 13 6 м / мин. Сплав Т5КЮ дает удовлетворительную стойкость ( 50 мин. Однако сплав Т15К6 сравнительно хрупок и плохо работает при ударной нагрузке. [2]

Коленчатый вал 3 изготовляется из марганцовистой стали марки 50Г и лежит на пяти коренных подшипниках. Поверхности шеек вала закалены токами высокой частоты. Диаметр коренной шейки 88 9 мм, мотылевой 70 мм. Для уравновешивания центробежных сил на первом и четвертом кривошипах вала установлены противовесы. [3]

Сталью, обладающей высоким сопротивлением износу, является марганцовистая сталь марки Г13, содержащая 1 0 – 1 3 % С; 11 0 – 14 0 % Мп. Она относится к аустенитному классу. [4]

Для сварки магистральных трубопроводов применяется проволока из углеродистой стали марок СВ-08 и СВ-08А и марганцовистой стали марок СВ-08г-А . Буква А в марке проволоки означает, что в проволоке содержится значительно меньше вредных примесей – серы и фосфора, поэтому такая проволока применяется для более ответственных работ. [5]

Регенератор состоит из корпуса 1, нижняя часть которого ( до фланцевого соединения) изготовляется из хро-моникелевой стали марки Х18Н9Т, а верхняя – из марганцовистой стали марки 09Г2ДТ / м; змеевиков 2, изготовленных из медных или стальных трубок, и каменной насадки 3 с размером гранул 4 – 10 мм. Змеевики опираются на днище корпуса. Коллекторы змеевиков выведены через сальники 4 и 5, размещенные в днище и крышке. Ввод воздуха в регенератор и вывод обратного потока производится через дырчатый конус 6, обтянутый сеткой 7 из нержавеющей стали, а вывод воздуха и ввод обратного потока – через кольцевой дырчатый коллектор 8, также обтянутый сеткой из нержавеющей стали. [6]

Легированные стали и сплавы на железной основе с особыми свойствами содержат в своем составе большое количество легирующие компоненты, сочетание которых придает сталям жаропрочность, антикоррозийность, большое электрическое сопротивление и другие ценные свойства. Так, например, сталь марки 1Х18Н9Т – хромоникелевая нержавеющая сталь с содержанием около 0 1 % углерода, 18 % хрома, 9 % никеля, около 1 % титана отличается высокой кислотоупорностью и применяется для изготовления аппаратов на заводах химического машиностроения; марганцовистая сталь марки ПЗ , называемая сталью Гадфильда, содержащая от 11 до 14 % марганца, хорошо работает на истирание и применяется для изготовления зубьев ковшей экскаваторов и железнодорожных стрелок. [7]

Легированные стали и сплавы на железной основе с особыми свойствами содержат в своем составе большое количество леги – рующие компоненты, сочетание которых придает сталям жаропрочность, антикоррозийность, большое электрическое сопротивление и другие ценные свойства. Так, например, сталь марки 1Х18Н9Т – хромоникелевая нержавеющая сталь с содержанием около 0 1 % углерода, 18 % хрома, 9 %: никеля, около 1 % титана отличается высокой кислотоупорностью и применяется для изготовления аппаратов на заводах химического машиностроения; марганцовистая сталь марки Г13, называемая сталью Гадфильда, содержащая от 11 до 14 % марганца, хорошо работает на истирание и применяется для изготовления зубьев ковшей экскаваторов и железнодорожных стрелок. [8]

В бункерах, предназначенных для хранения твердых кусковых материалов, внутреннюю поверхность наклонных стенок футеруют, чтобы предохранить стенки от истирания и образования вмятин при ударах. Тип футеровки зависит от истирающих свойств сыпучего материала. Так, бункера для руды и скрапа футеруют листовой марганцовистой сталью марки ЗОГ2 толщиной 6 – 10 мм. Иногда применяют деревянную футеровку. [10]