劲国重工技术发布:2.7抗磨白口铸铁件 (见表2.1-15和表2.1-16) 表2.1-15抗磨白口铸铁牌号及化学成分(摘自GB/T8263-1999) 表2.1-16抗磨白口铸铁力学性能及应用举例(摘自GB/T8263-1999) 注： 1.牌号中的DT和 GT，分别为低碳和高碳的拼音字母的字母，表示含碳全的高低。 2.铸
2.7抗磨白口铸铁件(见表2.1-15和表2.1-16)
表2.1-15抗磨白口铸铁牌号及化学成分(摘自GB/T8263-1999)
表2.1-16抗磨白口铸铁力学性能及应用举例(摘自GB/T8263-1999)
注：
1.牌号中的"DT"和" GT"，分别为“低碳”和“高碳”的拼音字母的字母，表示含碳全的高低。
2.铸铁的热处理规范和金相组织，参见GB/T8263-1999。
3.铸件在清理铸件或处理铸件缺陷过程中，不能采用火焰切割、电弧切割、电焊切割和补焊。
在高能量冲击的工作条件下，高锰钢与超高锰钢铸件的应用范围是广阔的。许多铸造厂，对生产此类钢种铸件缺乏必要的认识。现对具体操作做简要的说明，供生产者参考。
1 化学成分
高锰钢按照国家标准分为5个牌号，主要区别是碳的含量，其范围是0.75％－1.45％。受冲击大，碳含量低。锰含量在11.0％－14.0％之间，一般不应低于13％。超高锰钢尚无国标，但锰含量应大于18％。硅含量的高低，对冲击韧度影响较大，故应取下限，以不大于0.5％为宜。低磷低硫是最基本的要求，由于高的锰含量自然起到脱硫作用，故降磷是最要紧的，设法使磷低于0.07％。铬是提高抗磨性的，一般在2.0％左右。
2 炉料
入炉材料是由化学成分决定的。主要炉料是优质碳素钢（或钢锭）、高碳锰铁、中碳锰铁、高碳铬铁及高锰钢回炉料。这里特别提醒的是由人认为只要化学成分合适，就可以多用回炉料。这个人士是有害的。某些厂之所以产品质量不佳，皆出于此。不仅高锰钢、超高锰钢，凡是金属铸件，绝不可以过多的使用回炉料，回炉料不应超过25％。那么，回炉料过剩该如何？只要把废品降到，回炉料就不会过剩。
3 熔炼
这里着重讲加料顺序，无论用中频炉，还是电弧炉熔炼，总是先熔炼碳素钢，而各类锰铁和其他贵重合金材料，要分多次，每次少量入炉，贵重元素在加入，以减少烧损。料块应尽量小些，以50－80mm为宜。熔清后，炉温达到1580－1600℃时，要脱氧、脱氢、脱氮，可用铝丝，也可用Si-Ca合金或SiC等材料。将脱氧剂一定压到炉内深处。金属液面此时用覆盖剂盖严，隔断外界空气。还要一段时间，使氧化物、夹杂物有充足时间上浮。然而，不少企业，只将铝丝甚至铝屑，撒再金属液面上，又不加覆盖，岂不白白浪费！在此期间，及时用中碳锰铁来调整锰与碳的含量。
钢液出炉前，将浇包烘烤到400℃以上是十分必要的。在出炉期间用V-Fe、Ti-Fe、稀土等多种微量元素做变质处理，是使一次结晶细化的必要手段，它对产品性能影响是至关重要的。
4 炉料与造型材料
要延长炉令，当分清钢种与炉衬的属性。锰钢属碱性，炉衬当然选用镁质材料。捣打炉衬要轮番周而复始换位操作。添加炉衬材料不可过厚，每次80厘米左右为宜，捣毕要低温长时间烘烤。如提高生产效率，建议采用成型坩埚，从拆炉捣装成，不用1小时，即可投入生产，同时成型坩埚对防穿炉大裨益。当然，炉令的长短与操作者大又关系。不少操作者像掷铅球的运动员一样，把炉料从三四米之外投入炉内，既不又伤炉令，应将炉料置于炉口旁预热，然后用夹子慢慢地将炉料顺炉料置于炉口旁预热，然后用夹子慢慢地将炉料顺炉壁放入。
造型材料和涂料也应与金属液属性相一致，或者用中性材料（如铬铁矿砂、棕刚玉等）。若想获得一次结晶细化的基体，采用蓄热量大的铬铁矿砂是明智的，尤其是消失模生产厂，用它将克服散热慢的缺点。
5 铸造工艺设计
锰钢的特点是凝固收缩大，散热性差，据此，在工艺设计中铸造收缩率取2.5％－2.7％，铸件越长大、越应取上限。型砂与砂芯的退让性一定要好。浇注系统采取开放式。多个分散的内浇道从铸件的薄壁处引入，且成扁而宽的喇叭状，靠近铸件处的截面积大于与横浇道相联的截面积，使金属液快速平稳地注入铸型，防止整个铸型内的温差过大。冒口直径要大于热节直径，紧靠热节，高度是直径的2.5－3.0倍，必须采用热冒口甚至浇冒口合一，让充足的高温金属液来不足铸件在凝固收缩时之空位。将直浇道、冒口位于高处（砂箱有5－8。的斜度）也是正确的。浇注时尽可能低温快浇。一旦凝固，要及时松砂箱。聪明的设计师总是善于利用冷铁，包括内冷铁于外冷铁，它既细化一次结晶，缩孔、缩松，又提高工艺出品率，当然，适宜的用量和规格是应该考虑的。内冷铁要干净、易熔，用量以少为宜。外冷铁的三维尺寸与冷却物的三维尺寸为0.6－0.7倍的函数关系。过小不起作用，过大造成铸件开裂。铸件在型内要长时间保温，直到低于200℃再开箱。
6 热处理
热处理开裂，是低温阶段升温过快所致。故正确的操作是350℃以下，升温速度<80℃/h，750℃以下，<100℃/h，且有不同时期的保温。至>750℃时，铸件内呈塑性状态，可以快速升温了。至1050℃时根据铸件的厚度确定保温时间，然后再升到1100℃以上。给出炉降温留有余地然后尽快入水。高温时升温太慢，保温时间太短，出炉后到入水时间间隔过长（不应>0.5min），这一切都影响铸件质量。入水温度应<30℃，淬火后，水温<50℃，水量应不小于铸件重量的8倍。冷水从池下部进入，温水从池顶面流出。铸件在水池中要三个方向不停地一动。
7 切割与焊接
因为锰钢热传导性能差，所以在切割浇冒口时应十分注意。将铸件置于水中，被切割部分露在水外，切割时留一定量的茬，热处理后磨掉。
不少厂，焊接和焊补成为必然。选用奥氏体基的锰镍焊条（D256或D266型），规格细长，φ3.2mm×350mm，外层药皮为碱性。操作时采用小电流，弱电弧，小焊道多焊层、始终保持低温度少热量的操作方法。一边焊接一边击打，应力。重要铸件必须探伤。
生产者要考虑的，不仅仅是降低生产成本，但更重要的是不出废品，限度地出优质品，进而最到限度地扩大占领。这看起来是慢而费，实际上是快而省，这个观念不仅认识到，更重要的是要做到。
一、化学成份和组织的影响
高锰钢发明之初的化学成份是C：1.0％～ 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韧性，对高锰钢的碳含量在性能的前提下尽可能控制在中下限。锰含量控制在中上限。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 1．0％以下，它对锰钢的机械性能没有显著影响，超过1.0％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。这样可避免因成份上的差异而产生裂纹。
二、铸造工艺
铸造工艺是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使用的前提下尽可能使相连接壁的厚差。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、泡沫等砂芯有合适的退让性。箱带、冒口、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，冒口应大小合适。高锰钢导热性很差，如冒口尺寸过大，在铸件冷却后期冒口与铸件温差过大必然产生高应力，常会促成冒口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1400℃，固相线温度1350℃，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1450～1470℃。厚壁件取下限，薄壁件取上限。浇注时一次浇完中间不停流。
三、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1050-1090℃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。
四、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产生裂纹。为防止裂纹产生，尽可能在砂型内缓慢冷却延长保温时间，打箱温度应控制在200℃以下。实践证明在该温度下打箱无裂纹出现。在对高锰钢铸件浇冒口、飞边毛刺切割时，因材料导热性差，造成切割部位热影响区产生很大的温差，并形成了高应力状态。稍有忽视切口处就会产生裂纹。为使热影响区温差控制在范围，浇冒口、毛刺切割必须在水池内浸水切割， 保持水温在40℃以下，这样操作不易产生裂纹。
