高锰钢热变形行为研究.pdf

《大型铸锻件
HEAVY CASTING AND FORGING
September 2013
高锰钢热变形行为研究
王珣'董治中2陈席国2刘晨曦
(1.中国一重天津重型装备工程研究有限公司,天津300457;
2.中国一重能源装备材料科学研究所,天津300457)
摘要:研究了高锰钢在热变形过程中的组织变化规律。研究发现,铸态高锰钢中Mo、P元素在晶界处存在
偏析,形成磷共晶组织,产生微裂纹。经过热压缩变形,组织得到细化,发生再结晶现象。同时磷共晶组织再结
晶沿晶界析出,导致开裂,严重影响了高锰钢的可锻性能。
关键词:高锰钢;热变形;磷共晶;开裂
中图分类号:TGl42.72文献标志码:A
Research on the Thermal Deformation Behavior of High Manganese Steel
Wang Xun Dong Zhizhong, Chen Xiguo, Liu Chenxi
Abstract: This paper researches the microstructure evolution of high manganese steel during thermal deformation
It is found that the Mo and P are segregated in the grain boundary of as-cast high manganese steel, which forms the iron
phosphide eutectic and causes microcrack. After the hot compression deformation, the microstructure has been refined
and the recrystallization has been appeared. However, the iron phosphide eutectic is precipitated along the grain
boundary, which causes the cracking, and seriously affects the forging performances of high manganese steel
Key words: high manganese steel; thermal deformation; iron phosphide eutectic; cracking
ZCMn13高锰钢具有加工硬化的重要特征,
作为一种传统的耐磨材料,以其优异的耐磨损1实验材料与方法
能广泛应用于治金、矿山、建材、铁路、电力、煤炭
实验用 ZGMNL3高锰钢来自铸造成品件,未
等机械装备中リ。然而,高锰钢铸件凝固收缩经过任何热处理,为浇铸后原始铸态组织,化学成
大,散热性差,铸造过程中极易出现裂纹缺陷,严分如表1所示。
重影响产品质量和生产效率。承受高冲击载荷的
表1ZGMn13高锰钢的化学成分(质量分数,%)
高锰钢铸件往往因裂纹造成非正常失效,导致产 gable1 The chemical composition of ZGMNL?3high
品寿命降低。因此,研究高锰钢铸件裂纹产生的
manganese steel (mass fraction, %
原因,采取有效的预防措施以提高成品率,一直是
Si Mn
P
S
铸造行业和材料工作者的重要课题2?。研究发0.9710.5713.480.06.000.218so.o1.0
现,磷在奥氏体中的溶解度很小,且易在晶界和枝
晶间偏析形成磷共晶,降低奧氏体晶界强度和结
将试样加工成尺寸为O8mmx12mm的圆
合力,从而使高锰钢在室温下塑性和强度明显降棒,观察组织后在不同温度下使用 Gleeble3500
低。磷是高锰钢中的有害元素,也是导致热裂纹进行压缩实验。实验条件为:以加热速度50℃/s
的原因之一,应严格加以控制4-?。
先加热到1200℃,保温5min,再分别降温至
研究表明锻造高锰钢具有更优良的性1050℃、1000950℃、900850℃、800℃等6
能(5?,但高锰钢机械加工困难,锻造性能差,长个温度条件下,保温5min,然后进行压缩,压缩速
期以来基本上是以铸件形式被使用。国内可以机率为0.01mm/s,压缩量为50%。压缩后的试样
加工的可锻高锰钢发展缓慢,且缺乏相应的研究。立即放人水中,再进行组织观察。
为此,本文研究了高锰钢的热变形行为,观察了变
按照GB/T13298制备金相试样,采用4%硝
形过程中的组织变化,同时探索了磷元素偏析对酸酒精溶液浸蚀,再用5%盐酸酒精溶液擦洗。
高锰钢热变形性能的影响,以期为高锰钢的实际采用Zeis200MAT光学显微镜和 FEI Quanta400
生产制提供指导。
扫描电镜(SEM)配备 EDAX Genesis XM2能谱仪
收稿日期:2013--02-04
(EDS)对试样进行微观组织观察和成分分析。
作者简介:王珣(1985-),硕士研究生,从事理化检验工作。