针对生产过程 中各个环节分析高锰钢铸件裂纹产生的原因.doc

针对生产过程中各个环节分析高锰钢铸件裂纹产生的原因。在实践的基础上摸索出了裂纹产生的机理和控制措施，并有效地指导了生产。关键词：高锰钢；铸件裂纹；水韧处理中图分类号：TG245文献标识码：B文章编号：1673—3355(2007)04—0031—02随着技术不断进步和装备大型化、现代化，高锰钢铸件质量也必须更好地适应。针对高锰钢与其它合金钢、碳钢相比易产生裂纹的特性，人们进行了多年试验研究，试图找出内在原因。虽取得一些进展．但还没有完全认清这种钢的内在特性。我们立足于本部门的研究，找出裂纹产生的原因和控制措施。应用到实践中取得非常好的效果。
1化学成份和组织的影响高锰钢发明之初的化学成份是c：1．O％～1．4％，Mn：10％～14％。国内外在试验研究中。曾添加合金成份Cr、Ni、V等企图提高屈服强度和硬度，也有的加Ti、Al等促进晶粒细化。我们的履带板、前后导轮等铸件用材就需要这样。但不管合金成份如何变化，必须控制在一定的范围内才能起到好的作用。这些作用是以提高高锰钢性能为主要目的，对控制裂纹并不明显。研究标准成份高锰钢的各元素对裂纹的影响能得到理想的效果。碳、锰是高锰钢的主要成分，正常情况下高锰钢的组织是奥氏体单相。在含碳量偏低时易形成马氏体和8相(密排六方体)。在含碳量高时。水韧处理状态下不能避免碳化物析出，还会降低钢的性能。较高的含碳量可提高屈服点，但会降低延伸性．含碳量低而含锰量高的钢具有高收稿日期：2007—03—22：修回日期：2007—04—24韧性，对高锰钢的碳含量在保证性能的前提下尽可能控制在中下限。锰含量控制在中上限。最好保持在狭小范围内，防止碳化物析出，避免造成延伸性和韧性降低而产生裂纹。硅含量一般在1．O％以下，它对锰钢的机械性能没有显著影响，超过1．O％并逐渐增大时，强度和延伸性会剧烈下降。生产中硅含量都比较低。锰钢中含硫量较低，因为硫易和锰化合成硫化锰大部分进入炉渣中。钢中残留少量的硫化物成为非金属夹杂物存在，它对钢的性能影响极微，可忽略不计。磷含量在0．06％以上时，延伸性急剧下降，易引起铸件热裂纹产生。生产时要控制磷含量。化学成份及其含量与机械性能密不可分．在满足性能的成份范围内。有时制造就很困难，因此生产时应考虑其兼顾性。这样可避免因成分上的差异而产生裂纹。
2铸造工艺铸造工艺是保证高锰钢铸件质量的关键。编制这种钢的工艺时主要考虑避免裂纹生成．影响裂纹产生的主要因素有：铸件结构、工艺参数．浇冒口设置，型芯结构形式，浇注温度等。高锰钢铸件结构形式应在保证使用的前提下尽可能使相连接壁的厚差最小。避免因温差大产生收缩应力出现裂纹。虽然有的件壁厚差合理，但设计厚度值过大，在冷却速度慢时碳化物析出多，受收缩应力影响也会出现裂纹。设计结构无法改变时，工艺编制就要考虑钢水冶炼时加一些能细化晶粒的元素，增加型芯的退让性。其它结构问题应视情况而定，如增大圆角、加过渡壁、拉筋等。高锰钢的收缩率比普碳钢、合金钢高。铸造的毛坯在水韧处理前都处于脆性状态，任何影响收缩的因素都会使铸件在浇注后的收缩阶段产生裂纹，比较明显的是箱式铸件，这种件由砂芯形成内腔，砂芯退让性好，高应力区非常容易产生裂纹。解决办法是往芯中加入锯末、泡沫等保证砂芯有合适的退让性。箱带、冒日、飞边毛刺都有阻碍收缩的条件．采取适当增加吃砂量、疏松层，减少型芯缝隙也是解决退让性的有效办法。浇冒口位置和大小对裂纹的产生也有影响，设置位置不能影响铸件的收缩，浇注系统尽可能分配均匀，钢水流人应平稳以便减少铸件各部位温差，冒日设计应大小合适。高锰钢导热性很差，如冒口尺寸过大，在铸件冷却后期冒日与铸件温差过大必然产生高应力，常会促成冒日下与铸件连接处产生裂纹。工艺设计时冒口模数应控制在铸件模数的1．2～1．3倍范围内。标准成份的高锰钢液相线温度l400，固相线温度l350，凝固温度范围比较窄，对浇注温度的反应非常敏感。浇注温度过高极易产生裂纹，温度低易产生冷隔和浇不足，理想的浇注温度是l450～l470。厚壁件取下限，薄壁件取上限。浇注时一次浇完中间不停流。
3热处理高锰钢只有在合适的成份和正确的热处理条件下才能获得它的特性，若未经热处理或热处理条件不正确则钢会变脆甚至出现裂纹。正常的热处理规范是固溶加高温水韧处理，以便获得单一的奥氏体。生产实践证明固溶温度应在l050-,1090范围内。一般认为，高锰钢导热性很差，膨胀率很低，固溶处理时，要采用慢加热，在600～700保温，以防止开裂。研究结果表明在500～700保温会使残留奥氏体强烈地析出碳化物，这些析出物降低钢的塑性，增加新旧组织间比容之差所造成的内应力，从而增加开裂倾向，因此铸件加热时应尽快通过这一温度范围。一62—
4清理切割高锰钢的特点之一是导热性差，铸件浇注后保温时间太短，冷却速度快，促使铸件应力增加易