高锰钢工艺.doc
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1、高锰钢工艺1高锰钢有哪几种?其性能如何? 锰含量约为1118的钢称高锰钢。常用的铸造高锰钢ZMn13的化学成分为:Mn含量1114,c含量1.01.4,Si含量0.31.0,P含量0.03,S含量0.05。高锰钢是一种耐磨钢,通过水韧解决的高锰钢可以得到较高的塑性和冲击韧性。所谓水韧解决,就是把钢加热到10001100,保温一段时间,使钢中的碳化物所有溶入奥氏体中,然后迅速冷却,使碳化物来不及从奥氏体中析出,从而保持了单一的均匀的奥氏体组织。通过水韧解决的高锰钢称为高锰奥氏体钢。其力学性能为:b=980 MPa,s=392 MPa,HB210,=80,k=2.94 MJm2。 高锰钢具有很高的
2、耐磨性,虽然它的硬度只有HB210,但它的屈服点s较低,只有b的40,因此具有较高的塑性和韧性。高锰钢在受到外来压力和冲击载荷时,会产生很大的塑性变形或严重的加工硬化现象,钢被剧烈强化,硬度显著提高,可达HB450550,因此有了较高的耐磨性。 高锰钢可分为高碳高锰耐磨钢、中碳高锰无磁钢、低碳高锰不锈钢和高锰耐热钢。几种高锰钢的牌号和性能见表5-1。 2高锰钢有哪些切削加工特点? 高锰钢锰含量高达1118,具有较高的塑性和韧性,在切削加工中有以下特点: (1)加工硬化严重:高锰钢在切削过程中,由于塑性变形大,奥氏体组织转变为细晶粒的马氏体组织,从而产生严重的硬化现象。加工前硬度一般为HB200
3、220,加工后表面硬度可达HB450550,硬化层深度0.10.3 mm,其硬化限度和深度要比45号钢高几倍。严重的加工硬化使切削力增大,加剧了刀具磨损,也容易导致刀具崩刃而损坏。 (2)切削温度高:由于切削功率大,产生的热量多,而高锰钢的导热系数比不锈钢还低,只有中碳钢的1/4,所以切削区温度很高。当切削速度Vc50 m/min时,高锰钢的切削温度比45号钢高200250 ,因此,刀具磨损严重,耐用度减少。 (3)断屑困难:高锰钢的韧性是45号钢的8倍,切削时切屑不易拳曲和折断。 (4)尺寸精度不易控制:高锰钢的线膨胀系数与黄铜差不多,在高的切削温度下,局部产生热变形,尺寸精度不易控制。切削
4、高锰钢时,应先进行粗加工,工件冷却后再进行精加工,以保证工件的尺寸精度。 3如何通过热解决改善高锰钢的切削性能? 金属材料的切削性能重要取决于材料的力学、物理性能,如:强度、硬度、塑性、韧性、耐磨性及线膨胀系数等。通过热解决可以改变金属材料的力学、物理性能,从而改善其切削性能。改善高锰钢的切削性能可以通过高温回火来实现。将高锰钢加热至600650,保温两小时后冷却,使高锰钢的奥氏体组织转变为索氏体组织,其加工硬化限度显著减少,加工性能明显改善。加工完毕的零件在使用前应进行淬火解决,使其内部组织重新转变为单一的奥氏体组织。 4切削高锰钢时如何选择刀具材料? 高锰钢属难加工材料,对刀具材料规定较高
5、。一般来说,规定刀具材料红硬性高、耐磨性好,有较高的强度、韧性和导热系数。切削高锰钢可选用硬质合金、金属陶瓷做刀具材科,也可以用CN25涂层刀片或CBN(立方氮化硼)刀具。目前应用最普遍的还是硬质合金,其中YG类硬质合金具有较高的抗弯强度和冲击韧性(与YT类硬质合金比较),可减少切削时的崩刃。同时,YG类硬质合金的导热性较好,有助于切削热从刀尖散走,减少刀尖温度,避免刀尖过热软化。YG类硬质合金的磨加工性较好,可以磨出锐利的刃口。一般情况下,刀具的耐用度取决于刀具材料的红硬性、耐磨性和冲击韧性。YG类硬质合金中含钴量较多时,抗弯强度和冲击韧性好,特别是提高了疲劳强度,因此适于在受冲击和震动的条
6、件下作粗加工用;含钴量较少时,其硬度、耐磨性和耐热性较高,适合作连续切削的精加工。 YT类硬质合金具有较高的硬度和较高的耐热性,但与YG类硬质合金相比,其强度低、脆性大,导热性差。因此,切削高锰钢时通常选用韧性好的YG类硬质合金作刀具材料。应当注意的是,YG类硬质合金不适于高速切削,由于在高速切削钢料时,切削时的高温将使刀具前刀面上形成强烈的月牙洼磨损,并加速后刀面磨损,刀具耐用度减少。在切削速度较高且切削过程较平稳的情况下可考虑选用YT类硬质合金作刀具材料。 YG类硬质合金中添加适量的(一般为0.53左右)TaC(碳化钽)或NbC(碳化铌),可提高其硬度和耐磨性而不减少其韧性。随着硬质合金中
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