耐磨高锰钢收缩率

三、高锰耐磨钢

广义而言表面强化的结构钢、工具钢和滚动轴承钢等具有高耐磨性的钢种都可称作为耐磨钢。而高锰耐磨钢则是特指在巨大压力和强烈的冲击载荷作用下，能通过强烈的加工硬化而使其获得良好耐磨性的一个耐磨钢种。

这种钢的化学成分w_C=0．7%～1．45%，w_Mn=11%～14%，w_Si=0．3%～1．0%，w_S、w_P≤0．07%。有时为了某种特定目的，还可加入铬、钼、稀土等元素。锰是可扩大奥氏体相区的元素，当钢中的w_Mn≥12%时在常温即可得到单相奥氏体组织，因此高锰钢又称奥氏体锰钢。高锰耐磨钢的典型牌号是ZGMn13钢。

高锰铸钢的牌号、主要化学成分及用途举例如表7-26所列。

表7-26　高锰钢牌号、成分及用途(摘自GB/T5680—1998)

高锰耐磨钢的机械加工性能差，通常都是铸造成形，所以又称为高锰耐磨铸钢。这种钢铸态组织基本上是由奥氏体和沿其晶界分布且数量较多的碳化物(Fe，Mn)₃C组成。由于碳化物沿晶界析出显著降低钢的强度和韧性，故性能较硬而脆，耐磨性不好。

因此，用高锰耐磨钢铸造的零件必须进行热处理以获得完全的奥氏体组织。生产中采用将铸件加热至1050～1100℃保温一段时间，使碳化物全部溶入奥氏体中，然后水冷的方法，得到过饱和单相奥氏体组织。高锰耐磨钢的这种热处理称为“水韧处理”或固溶处理。水韧处理后钢的硬度(180～220HBW)、强度(σ_s=392～441MPa)很低，但塑性(δ₅≥20%～40%)、韧性(A_K≥120J)很高。

经水韧处理后的高锰钢铸件，在工作过程中受到强大的压力、剧烈冲击、摩擦与磨损时，表面产生强烈的形变强化，并在大形变的诱导下发生奥氏体向马氏体的转变，使铸件表面硬度急剧上升至500～550HBW，因而获得了高耐磨性。当形成的表面耐磨层被磨损后，暴露出的基体表面在强烈冲击与摩擦下又会形成新的耐磨层。因此，高锰钢不仅耐磨性高，而且具有很高的抗冲击能力。

应当指出，高锰钢只有在强烈冲击和摩擦情况下才能获得耐磨性，在一般机器零件的工作条件下，它并不耐磨。所以，高锰耐磨钢常用于制造球磨机衬板、破碎机颚板、挖掘机斗齿、坦克或某些重型拖拉机的履带板、铁路道岔、保险箱钢板、防弹钢板等。