Марганцевая сталь характеристики применение

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

Мартенситная сталь (в российской терминологии мартенситно-стареющая сталь) для броней

Ударная прочность 100-300 Дж/см2. Твёрдость 44-57 HRc.

В России известна мартенситно-стареющая сталь — это почти безуглеродистая сталь (менее 0,03%) с высоким содержанием различных легирующих элементов (прежде всего никель и кобальт, в меньшей степени молибден, хром), которая приобретает структуру мартенсита при закалке и выравнивание соотношения прочности, вязкости и пластичности при старении, то есть это материал затратный по химическому составу и по двойной термической обработке (закалка и старение). С одной стороны эти стали обладают высокими и очень высокими прочностными показателями (предел временной прочности при растяжении 2000 МПа и выше), связанными с этим износостойкостью как на удар, так и на истирание, но в силу существенно большей стоимости, чем даже легированных высокопрочных сталей, их применение ограничено областями, где такие стали незаменимы, а в приложении к износостойким материалам для быстроизнашиваемых элементов дробилок это пока что материал, который предлагают в экспериментальном режиме. У нас он в этом качестве практически не известен и не применяется. Ее поведение и преимущества в реальных задачах дробления не описаны.

За рубежом тоже предлагается использование мартенситной стали, но с более высоким содержанием углерода и других элементов, для изготовления износостойких частей.

Данная сталь могла бы применяется как альтернатива для износостойких элементов из марганцовистой стали, то есть для дробилок щековых, конусных и роторных с горизонтальным валом.

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]

Влияние вольфрама и молибдена

Действие этих легирующих добавок в сталях примерно одинаково, поэтому их рассматривают совместно. Вольфрам и молибден улучшают дисперсионное твердение сталей, что увеличивает их теплостойкость, особенно при длительной работе с повышенными температурами. Мартенситостареющие стали обладают уникальным комплексом свойств: они сочетают достаточную пластичность и вязкость с высокой поверхностной прочностью, а потому находят широкое применение в качестве инструментальных сталей, предназначенных для холодной объёмной штамповки с высокими степенями деформации. Причиной этому – формирование интерметаллидных соединений Fe2W и Fe2Mo3, которые способствуют последующему появлению специальных карбидов (чаще – хрома и ванадия). Поэтому часто, совместно с вольфрамом и молибденом стали легируют также и этими металлами. Примером служат инструментальные стали типа Х4В2М1Ф1, конструкционные 40ХВМФА и т.п.

Наиболее эффективно такое легирование для сталей, содержащих сравнительно большое количество углерода. Именно этим объясняется преимущественное применение сталей, содержащих вольфрам и молибден, для производства ответственных шестерён, валов и других деталей машин, работающих при сложных, резко циклических нагрузках. Наличие рассматриваемых легирующих компонентов улучшает закаливаемость сталей и способствует более устойчивым конечным характеристикам изделий, изготовленных из них.

Имеются и отрицательные стороны избыточного легирования данными металлами. Например, повышение концентрации молибдена более 3% способствует обезуглероживанию стали при нагреве, становится причиной хрупкого разрушения (особенно, если в составе такой стали присутствует в увеличенном — более 2% — количестве кремний). Предельное содержание вольфрама в стали – 10…12% — связано, главным образом, с резким повышением стоимости готового продукта.

Марганцовистая машиностроительная сталь перлитного класса

Перлит класс марганец механически стальной 1.0-2.0% МП за-эвтектоидная машины во время производство марганца сталь легко обрабатывается и имеет глубокое свойство гасить. Благодаря своим механическим свойствам, по сравнению с углеродистой сталью, такая сталь в изделиях диаметром 30-40 мм обладает достаточно хорошей вязкостью и высокой прочностью тсри. При 0,1-0,7% С (до 0,05-0,10%) марганцевая сталь используется в промышленности при машинном производстве примерно на 0,7-1,8% от марки 20 Мп. В таблице.

Рисунок 19 показывает химический состав и критические точки Юрско-марсианско-Жемчужной горной стали некоторых наиболее распространенных марок. Таблица 19 средняя марганцевая сталь Марка стали 15г 20г ЗОГ 40г 50г 60г 70г 30Г2 40Г2 50G2 С％ 0.12-0.18 0.17-0.24 0.27-0.34 0.37-0.44 0.47-0.55 0.57-0.65 0.67-0.75 0.27-0.34 0.37-0.44 0.47-0.55 MP、％ 0.7-1.0 0.7-1.0 0.7-1.0 0.7-1.0 0.7-1.0 0.7-1.0 0.9-1.2 1.4-1.8 1.4-1.8 1.4-1.8 Критическая точка°С Как（ 720. 720. 720. 720. 720. 720. 720. Семьсот десять Семьсот десять Семьсот десять Ас. 880. 850. Восемьсот десять Семьсот девяносто Семьсот семьдесят Семьсот шестьдесят 740. Семьсот девяносто Семьсот семьдесят Семьсот пятьдесят Примечание 1 содержание кремния 0,17

0,37%, серы и фосфора в количестве 0,08% или менее. 15 г и 20 г стали имеют повышенную прочность, высокую вязкость, подвержены

холодной пластической деформации и механической обработке, хорошо свариваются. Людмила Фирмаль

Такие стали часто используются в различных сварных конструкциях без термической обработки и после нормализации от 900-940°, таких как болты, гайки, заклепки и др. Марганцевая сталь, в том числе 0,15〜0,20% C, также используется в качестве цемента для изделий без больших нагрузок. При цементировании этой стали происходит плавный переход от цементного слоя к нецементному ядру 96 МН стали После цемента воздушно-корпуса, поверхностная твердость продукта Ain равномерна(отсутствие мягкого пятна).

Цементирование марганцевой стали проводят при 900-920°, а продолжительность цементации для получения слоя определенной глубины примерно такая же, как и у обычного углерода steel. To исключите перегрев и измельчение зерновых продуктов 160. 120. Южная Осетия $ .Восемьдесят * о » аз Сорок Иди. В • * ^ — Восемь ^ Л Ч ы ы Н. Н. Н. Восемьдесят 70. 60. Пятьдесят 」 Тридцать Двадцать / ля Триста миллиардов четыреста миллионов пятьсот тысяч шестьсот Температура отпуска, Сто 30. Механические свойства стали 50Г2 после закалки от 800°и отверждения при различных температурах В случае марганцевой стали, после цементации, она охлаждается с маслом 820-840°, чтобы сделать промежуточное упрочнение, затем она окончательно затвердевает и придает цементу высокую твердость layer. In в некоторых случаях вместо первичного (промежуточного) твердения цементные изделия нормализуются в коробку с хорошо развитым карбюратором.

Последняя нота-от 780 до 800°.Крупные отвержденные продукты охлаждают водой или водой в масле, а мелкие отвержденные продукты охлаждают маслом. Праздник проходит при температуре 160-180°. Модифицированные стали с низким содержанием углерода ZOG, 30G2, 40G и 40G2 закаляются водой или маслом (в зависимости от размера изделия) и охлаждаются на 830-880°(в зависимости от критической точки).Отпуск дается при заданной твердости при 450-650°.Эта сталь используется при изготовлении таких изделий, как теплая, полуосевая и рычажная.

Сталь со средним содержанием углерода (50G и 50G2) закаляется маслом при 820-840°, а после отпуска при 450-600° эта сталь приобретает высокую прочность с достаточным содержанием перлита марки марганцевой конструкционной стали 97. 2.0 Вязкость. Эта сталь использована в подобных продуктах как кривошины, ведущие шатуны и цапфы. Сталь с высоким содержанием углерода (60 г и 70 г) закаляют при 800-820°с при охлаждении маслом, а температура отпуска заданной твердости составляет 200-450°.

Такие стали применяют для холодной ударной штамповки инструментов (обжимов, штампов, кувалд и др.), а также пружины, пружины, фрикционные диски и др. Людмила Фирмаль

На рис. 30 показано, как температура отпуска влияет на изменение механических свойств стали 50Г2 после закалки маслом от 800°С. В условиях отжига предел прочности этой стали составляет около 70 кг

Отечественные низколегированные стали повышенной и высокой прочности

Стали феррито-перлитного класса с пределом текучести 300-400 Н/мм 2

С учетом условий изготовления и эксплуатации конструкций, а также экономических соображений выработалось предпочтительное отношение различных отраслей строительного комплекса к тем или другим маркам стали. Так, изготовители строительных конструкций в основном используют сталь марок 09Г2С и 12Г2С (С345 ГОСТ 27772-88) при нулевом или минусовом отклонении по содержанию углерода в готовом прокате; в мостостроении в основном применяются стали марок 15ХСНД, 10ХСНД, 14Г2АФД с повышенным сопротивлением атмосферной коррозии; в вагоностроении — сталь 09Г2Д; в котлостроении — сталь 16ГС; для трубопроводов большого диаметра — стали 17ГС, 17Г1С и типа 08-12Г2ФБ.

Ниже приводятся основные свойства типичных отечественных низколегированных сталей феррито-перлитного класса, широко применяемых в различных отраслях промышленности и строительстве. В основном представлены результаты исследований, выполненных авторами.

Марганец является традиционным и наиболее широко используемым элементом в низколегированных сталях. Распространение, которое получили марганецсодержащие низколегированные стали, объясняется весьма благоприятным влиянием марганца на ряд свойств стали. Марганцевые стали являются почти единственным типом стали одинарного легирования.

Сталь марки 09Г2 является одной из наиболее распространенных. Созданная вначале как сталь для судостроения (хорошая свариваемость, высокая пластичность, вязкость и т.д.), она нашла широкое применение в ряде других отраслей, в первую очередь в вагоностроении. Из стали 09Г2 изготавливают листовой и профильный прокат в широком диапазоне толщин с пределом текучести σТ > 300 Н/мм 2 .

Сталь 09Г2 выплавляют как в мартеновских печах различного тоннажа, так и в конвертерах. Низкое содержание углерода при высоком содержании марганца вызывает необходимость при легировании стали использовать в основном силикомарганец, вводя его в ковш. Наиболее распространенный метод раскисления и легирования этой стали заключается в предварительном раскислении металла в печи доменным ферромарганцем (6-8 кг/т) и вводе в ковш под струю необходимого по расчету количества силикомарганца (22-25 кг/т). Сталь в ковше раскисляют алюминием (0,7-0,8 кг/т) и ферротитаном из расчета ввода в металл (без учета угара) 0,04 % Ti. Наряду с этим практикой отдельных заводов установлено, что стали типа 09Г2 можно выпускать без предварительного раскисления металла в печи, вводя все ферросплавы в ковш.

При вводе в печь сравнительно небольшого количества ферромарганца ванна энергично закипает, и весь углерод, содержащийся в ферромарганце, за период раскисления и выпуска плавки окисляется. Температура металла при этом интенсивно повышается. Такая добавка также благоприятно влияет на степень десульфурации металла.

Значительное влияние на свойства листовой стали 09Г2 оказывает толщина листов, с увеличением которой все показатели механических свойств понижаются. Горячекатаные листы толщиной свыше 15 мм, по данным работы, имели значительную отсортировку по механическим свойствам.

Для повышения уровня механических свойств листов толщиной 15-20 мм приходится прибегать к нормализации. Нормализация (930° С, темп нагрева 2 мин/мм, охлаждение на рольганге) позволила значительно повысить механические свойства таких листов благодаря измельчению зерна и большей однородности структуры.

Были проведены сравнительные исследования сталей 09Г2 (лист 11 мм) и 14Г2 (лист 12 мм). Закалка с последующим отпуском стали 09Г2 позволяет заметно повысить характеристики значительном повышении в то же время и ударной вязкости.

Сталь 09Г2 относительно малочувствительна к концентрации напряжений и механическому старение.

Нормализация оказывает положительное влияние на ударную вязкость стали 09Г2 после деформационного старения. Исследование влияния температуры нормализации на хладостойкость и механические свойства стали 09Г2 показало, что максимальные значения KCU+2° получаются при температуре нормализации 925-950° С.

Одним из основных преимуществ стали 09Г2 является ее хорошая свариваемость. Низкое содержание углерода обеспечивает малую вероятность возникновения трещин в зоне термического влияния сварки. Сварные соединения стали 09Г2, выполненные автоматической сваркой, характеризуются высокой ударной вязкостью.

Сварка марганцовистых сталей

Автор:

Игорь

Дата:

28.12.2018

Статья
Фото
Видео

Марганцовистая конструкционная сталь особого назначения обладает уникальным сочетанием прочности и вязкости, что используется для изготовления брони, траков, танков, рессор, пружин. Изделия характеризуются высокой износостойкостью к истиранию, ударным нагрузкам. Производят их методом отливки, но в процессе эксплуатации нередко требуется сварка марганцовистых сталей. Это может быть как создание новой конструкции, так и наплавление изношенной части.

Показателем свариваемости является углеродный эквивалент, в формулу которого входят: C, Mn, Si, Cr, Ni, Cu — расположение по мере влияния. Основные легирующие элементы — углерод и марганец: чем выше их содержание, тем больше усложняется процесс. Сплав с C до 0,25% относят к хорошо свариваемым, но при увеличении показателей эта способность падает.

Влияние основных легирующих элементов на свойства стали.

Влияние отдельных компонентов на свойства стали

Легированной называется сталь, в которой, кроме обычных примесей, содержатся специально вводимые в определенных сочетаниях легирующие элементы (Cr, Ni, Mo, Wo, V, А1, В, Ti и др.), а также Мn и Si в количествах, превышающих их обычное содержание как технологических примесей (1% и выше). Как правило, лучшие свойства обеспечивает комплексное легирование.

Легирование сталей и сплавов используют для улучшения их технологических свойств. Легированием можно повысить предел текучести, ударную вязкость, относительное сужение и прокаливаемость, а также существенно снизить скорость закалки, порог хладноломкости, деформируемость изделий и возможность образования трещин. В изделиях крупных сечений (диаметром свыше 15. 20 мм) механические свойства легированных сталей значительно выше, чем механические свойства углеродистых сталей.

Влияние примесей

Постоянные (технологические) примеси являются обязательными компонентами сталей и сплавов, что объясняется трудностью их удаления как при выплавке (Р,S). Так и в процессе раскисления (Si, Mn) или из шихты – легированного металлического лома (Ni, Cr и др.).

К постоянным примесям относят углерод, марганец, кремний, серу, фосфор, а также кислород, водород и азот.

Углерод

При увеличении содержания углерода до 1,2% возрастают прочность, твердость, порог хладноломкости (0,1%С повышает температуру порога хладноломкости на 20С), предел текучести, величина электрического сопротивления и коэрцитивная сила. При этом снижаются плотность, теплопроводность, вязкость, пластичность, величины относительных удлинения и сужения, а также величина остаточной индукции.

Существенную роль играет то, что изменение физических свойств приводит к ухудшению целого ряда технологических характеристик – таких, как деформируемость при штамповке, свариваемость и др. Так, хорошей свариваемостью отличаются низкоуглеродистые стали. Сварка средне и особенно высокоуглеродистых сталей требует применения подогрева, замедляющего охлаждение, и других технологических операций, предупреждающих образование трещин.

Особенности химического состава марганцовистых сталей

Важно! При работе необходимо обеспечить быстрое охлаждение шва, поскольку при длительном нагреве происходят выделение карбидов и снижение прочности

Наличие С 0,6-1,2%, Mn 1-14% также может легироваться другими элементами в количестве до 1%. При расплавлении основная масса составляющих соединяется с кислородом, выделяя шлак, углерод образует газ СО, т. е. выгорает. Шлак, в свою очередь, мешает проведению процесса: закрывает электродугу, частично попадает в расплав и снижает прочность соединения. Процесс окисления уменьшает в расплаве содержание материалов, что совершенно меняет первоначальный химический состав, а значит, и свойства.

Влияние способа плавки на содержание газов и механические свойства

Сварка марганцовистых аустенитных сталей осложняется еще и структурными изменениями в околошовной зоне. Нагрев до температур рекристаллизации приводит к выделению карбидов, росту зерен, т. е. локальному изменению свойств металла из-за трансформации структуры — снижению прочности и вязкости, увеличению хрупкости.

Разновидности и технологии сварочного процесса

Технология сварки марганцовистых сталей, вне зависимости от способа ее проведения, должна учитывать все негативные факторы и обеспечить:

Защиту от окисления. Частично эту функцию выполняет шлак, что происходит после его образования и для чего тратится часть элементов. Чтобы полностью предотвратить процесс окисления, необходимо использовать защитную атмосферу. Как правило, это применение вакуума — технологии дорогой и сложной в исполнении. Намного практичнее аргонно-дуговая сварка. Она будет уместной как в промышленных условиях, так и частном использовании.
Частичное или полное восстановление химического состава. Содержание элементов в сварном шве кардинально меняется, чтобы частично или полностью его восполнить, задействуют электроды с покрытием из аналогичных элементов. Существуют марганцевые, алюминиевые с дозированным содержанием элементов разновидности.
Форма наплавки. Сплавы при выгорании образуют большое количество угарных газов, что затрудняет не только видимость. Задерживаясь в расплаве, они снижают прочность структуры. Чтобы обеспечить их выход, наплавка электродами проводится уширенными стежками.
Быстрое охлаждение. Длительный нагрев и медленное охлаждение Mn-сталей приводят к выпадению карбидов, которые снижают прочность и делают хрупким шов. Оптимальным по скорости нагрева и охлаждения соотношением является электродуговой метод.

Сварка стали 65Г сложная из-за содержания С. Для этих марок применяется ряд условий, которые снижают последствия вмешательства в структуру. По сути, процесс представляет собой наплавку промежуточного слоя между поверхностями. Для этого используются электроды определенного состава, подбираются они в зависимости от степени легирования.

С помощью электродов с содержанием Mn проводят наплавку на обычную конструкционную сталь, тем самым придавая ей износостойкость, присущую Mn-сталям. Процедуру проводят в 4 слоя, в каждом из которых увеличивается содержание марганца.

Сварка стали 16ГС выполняется электрошлаковым способом в защитной газовой атмосфере под флюсом. Она не склонна к отпускной хрупкости и характеризуется высокой стойкостью от перегрева в зоне термического влияния. Для наплавки рекомендуются электроды Э42, Э50А.

Способы выполнения и побочные явления сварки стали 09Г2С аналогичны вышеописанному. Для полу- и автоматического метода применяют электродную проволоку СВ08ГА, СВ-ЮГА, СВ10Г2 + флюс АН-348А, ОСЦ-45.

Сварка стали 30ХГСА. Легирование хромом, кремнием в околошовной структуре обеспечивает не только феррито-перлитный состав (образуется определенное количество бейнита и мартенсита), но и длительное охлаждение, что способствует выпадению карбидов по границам зерен и появлению повышенной хрупкости. Здесь применяются электроды Э55А, Э60, Э55.

Сварка пружинной стали, равно как и сварка рессорной стали, практически невозможны. Марка 50ХГА не предназначена для сварных конструкций. Эффект пружины она получает при пластической деформации в холодном состоянии, а при свариваемости в зоне термического влияния следствием становятся частичный отпуск и потеря прочности. Компромисс — использование электродов ОК 68/82, которые оптимальны для наплавки переходных слоев.

Сварка стали 09Г2С, технология выполнения которой предусматривает соединение в любой конфигурации, в том числе осуществление сварки полосовой стали, отличается от высоколегированной — в данном случае принцип сращения имеет характерную схожесть с наплавлением. Стыковка может проводиться разными способами: непрерывным оплавлением с подогревом и без. Зазоры при сварке металла допускаются в зависимости от сечения и вида расплавления — от 0,5 до 8 мм.

Особенности наплавки марганцовых сталей

Заключение

Углерод — основа, которая указывает на свариваемость, второй по значимости элемент — марганец (содержание до 1,5% мало влияет на процесс). Если С более 0,25%, возможность проведения операции зависит от добавочных элементов. При повышении его свыше 0,29% — возможно соединение с особыми условиями, при помощи обычного электрошлакового переплава. При повышении С более 0,4% — соединение практически невозможно, актуальным становится метод наплавки спец. электродами.

Композиты с твердыми сплавами (керамикой) для быстроизнашивающихся элементов

Ударная прочность 250-300 Дж/см2. Ударная прочность вставки на базе карбида вольфрама до 3,5 Дж/см2.
Твердость вставки на базе карбида вольфрама 80-92 HRA (около 73-76 HRc).

Для увеличения долговечности используют композитные материалы, т.е. совмещение в структуре материала различных сплавов и соединений, сохраняющих свою внутреннюю структуру без смешивания. Тогда основа, чаще сплав (сталь), называется матрицей, в которую погружены (внедрены) включения. Наибольшее распространение получили стали с добавлением керамики. Керамика (как довольно чистые соединения металлов с неметаллами полученные путем высокотемпературного формования — спекания) имеет более высокую твёрдость по сравнению со всеми рассмотренными выше сплавами (до 80 HRc), но и обладает и выраженной хрупкостью, т.е. низкой ударной прочностью. Хрупкость керамики делает невозможным её “чистое” использование в дроблении материалов, кроме совсем специфичных износостойких элементов (например, концевые элементы, формирующие канал закрытого ротора у роторных дробилок с вертикальным валом). Для более общего применения на роторных дробилках (для бил и отражательных плит) разработаны следующие композиты, где керамические включения внедрены в матрицу либо из мартенситной стали, либо из белого чугуна. Керамика в этих композитах выглядит как армирующая решётка внутри основы.

Смысл использование керамики — локальное повышение твёрдости и сдерживание износа на поверхности, которая в данный момент подвержена ему: матрица принимает ударную нагрузку, твердосплавные (керамические) включения выдерживают сильный скользящий износ. По мере стирания включений, стирается и матрица, но этот совместный процесс имеет больший ресурс, чем отдельно было бы у основы, в силу ее меньшей твердости и противостояния истирающему износу, а у отдельных включений при выполнении всего изделия из них был бы велик риск ударного разрушения, раскрашивания. То есть керамические включения повышают ресурс основы именно за счет способности лучше противостоять истирающему износу.

Таким образом свойства и области применения керамических износостойких материалов зависят от свойств матрицы:

основа из мартенситной стали подходит для крупного и среднего дробления,
основа из белого чугуна подходит для мелкого дробления.

Композитные била с керамической, например, хорошо показывают себя в работе на рециклинге (подготовке для вторичной переработки) асфальтобетонов, бетонных изделий без арматуры. Также они могут использоваться при дроблении горных пород, давая прирост времени между переворотом бил и их заменой при полном износе.

Таков перечень основных применяемых и предлагаемых для использования материалов для быстроизнашиваемых элементов дробилок. Какие-то работают уже десятилетия, какие-то только завоевывают место. В большинстве своем вводимые в практику новые материалы (мартенситная сталь, композиты) обладают большей стоимостью, но и позволяют работать дольше без необходимости проводить замену (или переворачивать быстроизнашиваемый элемент), что даже при одинаковой удельной стоимости (то есть расходах) при пересчете на меньшее время простоев дает свой экономический эффект. На каких-то материалах прирост ресурса больше, на каких-то меньше, и выгоды может уже не быть. На текущей момент еще нет большого объема фактически накопленных данных по работе, тем более, что нюансы, отличающие разные задачи, разные свойства пород и отходов у разных заказчиков, проявляют себя по разному, и по сути пользователь выполняет роль экспериментатора, находясь в поиске оптимальных условий работы и пробуя разные расходные элементы.