高錳鋼的鑄造工藝

　　在高能量沖擊的工作條件下，高錳鋼與超高錳鋼鑄件的應用范圍是廣闊的。許多鑄造廠，對生產此類鋼種鑄件缺乏必要的認識。現對具體操作做簡要的說明，供生產者參考。
1 、化學成分
　　高錳鋼按照標準分為5個牌號，主要區別是碳的含量，其范圍是0.75%－1.45%。受沖擊大，碳含量低。錳含量在11.0%－14.0%之間，一般不應低于13%。超高錳鋼尚無國標，但錳含量應大于18%。硅含量的高低，對沖擊韌度影響較大，故應取下限，以不大于0.5%為宜。低磷低硫是基本的要求，由于高的錳含量自然起到脫硫作用，故降磷是要緊的，設法使磷低于0.07%。鉻是提高抗磨性的，一般在2.0%左右。
2、 爐料
　　入爐材料是由化學成分決定的。主要爐料是優質碳素鋼（或鋼錠）、高碳錳鐵、中碳錳鐵、高碳鉻鐵及高錳鋼回爐料。這里特別提醒的是由人認為只要化學成分合適，就可以多用回爐料。這個人士是有害的。某些廠之所以產品質量不佳，皆出于此。不僅高錳鋼、超高錳鋼，凡是金屬鑄件，絕不可以過多的使用回爐料，回爐料不應超過25%。那么，回爐料過剩該如何？只要把廢品降到低，回爐料就不會過剩。
3 、熔煉
　　這里著重講加料順序，無論用中頻爐，還是電弧爐熔煉，總是先熔煉碳素鋼，而各類錳鐵和其他貴重合金材料，要分多次，每次少量入爐，貴重元素在后加入，以減少燒損。料塊應盡量小些，以50－80mm為宜。熔清后，爐溫達到1580－1600℃時，要脫氧、脫氫、脫氮，可用鋁絲，也可用Si-Ca合金或SiC等材料。將脫氧劑一定壓到爐內深處。金屬液面此時用覆蓋劑蓋嚴，隔斷外界空氣。還要鎮靜一段時間，使氧化物、夾雜物有充足時間上浮。然而，不少企業，只將鋁絲甚至鋁屑高錳鋼焊接用什么焊條，撒再金屬液面上，又不加覆蓋，豈不白白浪費！在此期間，及時用中碳錳鐵來調整錳與碳的含量。
　　鋼液出爐前，將澆包烘烤到400℃以上是十分必要的。在出爐期間用V-Fe、Ti-Fe、稀土等多種微量元素做變質處理，是使一次結晶細化的必要手段，它對產品性能影響是至關重要的。
4、 爐料與造型材料
　　要延長爐令，當分清鋼種與爐襯的屬性。錳鋼屬堿性高錳鋼的化學成分，爐襯當然選用鎂質材料。搗打爐襯要輪番周而復始換位操作。添加爐襯材料不可過厚，每次80厘米左右為宜，搗畢要低溫長時間烘烤。如提高生產效率，筆者建議采用成型坩堝（沈陽力得廠和恒豐廠均又成品出售），從拆爐搗裝成，不用1小時，即可投入生產，同時成型坩堝對防穿爐大裨益。當然，爐令的長短與操作者大又關系。不少操作者像擲鉛球的運動員一樣，把爐料從三四米之外投入爐內，既不安全又傷爐令，應將爐料置于爐口旁預熱，然后用夾子慢慢地將爐料順爐料置于爐口旁預熱，然后用夾子慢慢地將爐料順爐壁放入。
　　造型材料和涂料也應與金屬液屬性相一致，或者用中興材料（如鉻鐵礦砂、棕剛玉等）。若想獲得一次結晶細化的集體，采用蓄熱量大的鉻鐵礦砂是正確的，尤其是消失模生產廠，用它將克服散熱慢的缺點。
5、 鑄造工藝設計
　　錳鋼的特點是凝固收縮大，散熱性差，據此，在工藝設計中鑄造收縮率取2.5%－2.7%，鑄件越長大、越應取上限。型砂與砂芯的退讓性一定要好。澆注系統采取開放式。多個分散的內澆道從鑄件的薄壁處引入，且成扁而寬的喇叭狀，靠近鑄件處的截面積大于與橫澆道相聯的截面積，使金屬液快速平穩地注入鑄型，防止整個鑄型內的溫差過大。冒口直徑要大于熱節直徑，緊靠熱節，高度是直徑的2.5－3.0倍，必須采用熱冒口甚至澆冒口合一，讓充足的高溫金屬液來不足鑄件在凝固收縮時之空位高錳鋼化學成分。將直澆道、冒口位于高處（砂箱有5－8。的斜度）也是正確的。澆注時盡可能低溫快澆。一旦凝固，要及時松砂箱。聰明的設計師總是善于利用冷鐵，包括內冷鐵于外冷鐵，它既細化一次結晶，消除縮孔、縮松，又提高工藝出品率，當然，適宜的用量和規格是應該考慮的。內冷鐵要干凈、易熔，用量以少為宜。外冷鐵的三維尺寸與冷卻物的三維尺寸為0.6－0.7倍的函數關系。過小不起作用，過大造成鑄件開裂。鑄件在型內要長時間保溫，直到低于200℃再開箱。
6 、熱處理
　　熱處理開裂，是低溫階段升溫過快所致。故正確的操作是350℃以下，升溫速度<80℃/h，750℃以下，<100℃/h，且有不同時期的保溫。至>750℃時，鑄件內呈塑性狀態，可以快速升溫了。至1050℃時根據鑄件的厚度確定保溫時間，然后再升到1100℃以上。給出爐降溫留有余地然后盡快入水。高溫時升溫太慢，保溫時間太短，出爐后到入水時間間隔過長（不應>0.5min），這一切都影響鑄件質量。入水溫度應<30℃，淬火后，水溫<50℃，水量應不小于鑄件重量的8倍。冷水從池下部進入，溫水從池頂面流出。鑄件在水池中要三個方向不停地一動。
7、 切割與焊接
　　因為錳鋼熱傳導性能差，所以在切割澆冒口時應十分注意。好將鑄件置于水中，被切割部分露在水外，切割時留一定量的茬，熱處理后磨掉。
　　不少廠，焊接和焊補成為必然高錳鋼價格。選用奧氏體基的錳鎳焊條（D256或D266型），規格細長，φ3.2mm×350mm，外層藥皮為堿性。操作時采用小電流，弱電弧，小焊道多焊層、始終保持低溫度少熱量的操作方法。一邊焊接一邊擊打，消除應力。重要鑄件必須探傷。
8、生產的注意事項
　　生產者要考慮的，不僅僅是降低生產成本，但更重要的是不出廢品，大限度地出優質品，進而到限度地擴大占領市場份額。這看起來是慢而費，實際上是快而省，這個觀念不僅認識到，更重要的是要做到。

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