A közepes szénatomszámú ferromangán a magas széntartalmú és az alacsony széntartalmú családok közé tartozik, és akkor választják, ha mangánt kell hozzáadni anélkül, hogy az acél széntartalmát a specifikációkon kívülre szorítaná. Hatása az alacsony széntartalmú, közepes széntartalmú és magas széntartalmú acélokra tehát nem azonos: ugyanaz az ötvözet, amely kényelmesen illeszkedik egy szerkezeti acélhoz, használhatatlan lehet alacsony széntartalmú lemezminőségben vagy kritikus szerszámacélban. Ez a cikk bemutatja, hogyan viselkedik az ötvözet a szén-tartományban, és hogyan kell kiválasztani a megfelelő minőséget az egyes családokhoz.
Miért határozza meg a fokozatválasztás a szén-dioxid-egyensúlyt?
A ferromangán hozzáadásával bevezetett szén mennyisége könnyen kiszámítható, és gyakran alábecsülik. Egy tonna közepes széntartalmú, 2,0% szenet tartalmazó 100 tonna hőhez 20 kg szenet juttatunk nagyjából 101 tonna acélba, ami körülbelül 0,020%-os felszívódást jelent. Ugyanez az adalék, amelyet 7,5% szenet tartalmazó, magas széntartalmú anyaggal készítenek, 75 kg-ot viszünk be, ami körülbelül 0,074%-nak felel meg. A nagyjából 0,054%-os szén-dioxid-különbség nagyobb, mint sok alacsony szén-dioxid-kibocsátású és intersticiális -szabadlemez-minőség teljes specifikációs tartománya, éppen ezért létezik közepes szén-dioxid- és alacsony szén-dioxid-tartalmú ferromangán.
| Hozzáadott minőség, 1 tonna | Bevezetett szén | Felszedés 100 tonnás hőben | Alkalmas |
|---|---|---|---|
| Magas széntartalmú ferromangán, 7,5% C | 75 kg | körülbelül 0,074% | Szerkezetes, hosszú és nehéz profilú termékek |
| Közepes széntartalmú ferromangán, 2,0% C | 20 kg | kb 0,020% | Kovácsolás, rugós és gépészeti minőségek |
| Közepes széntartalmú ferromangán, 1,5% C | 15 kg | kb 0,015% | Szigorú karbon mérnöki fokozatok |
| Alacsony széntartalmú ferromangán, 0,5% C | 5 kg | kb 0,005% | Lapos, alacsony szén-dioxid-kibocsátású és közbeiktatott{0}}ingyenes osztályzatok |
Az ábrák a hígítási logikát szemléltetik, nem pedig a rögzített üzemi értékeket, mivel a tényleges felvétel a hő méretétől, a visszanyeréstől és a töltet többi részétől függ. Az elv a lényeg: a szén-dioxid-csökkentés az ötvözetminőség kiválasztásával kezdődik, nem pedig az utólagos korrekcióval.
Hatás az alacsony széntartalmú acélra
Alacsony széntartalmú acélokat, nagyjából 0,25% alatti széntartalmú acélokat gyártanak autóipari panelekhez, épületszerkezetekhez és általános gépekhez, ahol a hajlékonyság, a hegeszthetőség és az alakíthatóság a döntő tulajdonságok. A nagyjából 0,30-0,80%-os mangánadalékok szilárd oldatos szilárdítással növelik a szakítószilárdságot és a keménységet, és javítják az acél edzhetőségét anélkül, hogy tönkretennék a hajlékonyságát. A ferrit szemcsés finomítása javítja a szilárdság és a szívósság közötti egyensúlyt is, ezért a mangánt a legtöbb szerkezeti specifikációban megtartják, nem pedig szennyeződésként kezelik.
A korlátozó tényező az alakíthatóság. Az alacsony szén-dioxid-kibocsátású lemezminőségek, és különösen a mélyhúzó és a közbeiktatott -közbeiktatott anyagok feszes karbon mennyezetűek, így általában az ötvözet hozzáadásával szállított szén a korlát, nem pedig a mangán visszanyerése. Közepes széntartalmú ferromangán 1,5-2,0% széntartalommal használható, ahol a szén-dioxid-keret lehetővé teszi; Az alacsony szén-dioxid-kibocsátású minőségek a biztonságosabb választás a közbeiktatott és szabadon álló panelekhez. A túlzott mangán húzási fokozatban növelheti a keménységet és csökkentheti a mélyhúzhatóságot szabályozó képlékeny alakváltozási arányt, ezért a hozzáadást a céltulajdonsághoz kell igazítani, nem pedig egyszerűen a specifikációs tartomány tetejére.
Közepes széntartalmú acélra gyakorolt hatás
A 0,25-0,60%-os széntartalmú közepes széntartalmú acélok képezik a gépek, tengelyek, fogaskerekek és kovácsolt anyagok gerincét, és itt használják a legtermészetesebben a közepes széntartalmú ferromangánt. A durván 0,60-1,00%-os mangán jelentősen javítja az edzhetőséget, lehetővé téve az alkatrész olyan szakaszokon való átkeményítését, amelyek egyébként komolyabb edzést vagy további ötvözőelemeket igényelnének. A gyakorlati előnyök a nagyobb és egyenletesebb keménység a hőkezelés után, a jobb kifáradási teljesítmény és a jobb kopásállóság a használat során.
Ugyanakkor a mangán csökkenti az egyes magas széntartalmú mikrostruktúrákhoz kapcsolódó ridegséget, ha helyesen kiegyensúlyozzák, és az ellenőrzött adagolásból származó szemcsefinomítás javítja a mikrostruktúra egységességét. Két figyelmeztetés érvényes. Az ötvözetbe bevezetett mangán-szulfid húrok irányítottságot tudnak létrehozni, ezért a kritikus kovácsolásoknál ellenőrizni kell a keresztirányú tulajdonságokat. És mivel a közepes széntartalmú acélokat gyakran hegesztik, a tartomány tetején lévő mangánszintek növelik a hőhatás által érintett zóna edzhetőségét és a hidegrepedés kockázatát, ami általában előmelegítés szabályozást vagy szénegyenérték-határértéket jelent, nem pedig ötvözetváltást.
Hatás a magas széntartalmú acélra
A durván 0,60% feletti széntartalmú acélokat szerszámokhoz, rugókhoz, csapágyalkatrészekhez és huzaltermékekhez használják, ahol a keménység és a kopásállóság dominál. A mangán itt megtartja hasznos szerepét. A tipikus 0,30-0,90%-os tartományban javítja az edzhetőséget és a kopásállóságot, miközben megőrzi a kellő szívósságot az igénybevételhez, és a szilícium és a króm mellett a rugóacél specifikációiban standard elem.
A szén-dioxid-költségvetés azonban kritikussá válik. A magas széntartalmú acélok már most is megközelítik a szén-specifikációjukat, és egyes minőségek, különösen a nagy széntartalmú krómtartalmú acélok, amelyek nagyjából 1,0% széntartalmúak, csak egy szűk, körülbelül 0,25-0,45%-os mangánsávot tolerálnak. Ezekben a termékekben elfogadhatatlan az ötvözet adagolásából származó ellenőrizetlen szénfelvétel, és az eltávolítása is gazdaságtalan lehet. Az ilyen melegítésekhez általában közepes széntartalmú, 1,5-2,0% széntartalmú vagy alacsony széntartalmú ferromangánt választanak.
A visszatartott ausztenit a másik szempont. A magas széntartalmú anyagokban a mangán stabilizálja az ausztenitet és növeli a keményedés mélységét, ami hasznos a kopásállóság szempontjából, de a méretbeli instabilitást és a repedést kockáztatja, ha a temperálási ciklust nem állítják be. A gyártók ezt úgy kezelik, hogy mérik a visszatartott ausztenitet és a temperálást hosszabb ideig, valamint úgy, hogy a mangánt azon a tartományon belül tartják, amelyre a minőséget minősítették.
Megtérülés, költségek és gyakorlati kiválasztás
A mangán visszanyerése az ötvözetből magas, de nem teljes, és függ a fürdő oxigénpotenciáljától, az adagolás gyakorlatától és a betöltött anyag részecskeméretétől. A finom részecskék könnyebben elvesznek a salakban, mint a csomók, és a nedves ötvözet hidrogént vezet be. A minőségeket összehasonlító vásárlóknak ezért a visszanyert mangán kilogrammonkénti költségén kell dolgozniuk, nem pedig az ötvözet tonnánkénti költségén, és a visszanyerési értéket saját hőjükön kell érvényesíteniük.
Válassza a magas széntartalmú ferromangánt a szerkezeti és hosszú termékekhez, ahol a szénfelvétel elfogadható, és a mangán egységenkénti költsége a prioritás.
Válasszon közepes széntartalmú ferromangánt kovácsoláshoz, rugós és műszaki minőségekhez, ahol a karbon mennyezet valódi, de nem túl szoros.
Válasszon alacsony szén-dioxid-kibocsátású ferromangánt a lapokhoz, az alacsony szén-dioxid-kibocsátású és a közbeiktatott{0}}mentes minőségekhez, valamint minden olyan hőhöz, ahol a szén-dioxid-kibocsátás nem képes további 0,02%-ot elnyelni.
Határozza meg az alkalmazandó minőségi határértékeket az ISO 5446, ASTM A99/A99M vagy GB/T 3795 szerint, és megköveteli a mangán, szén, szilícium, foszfor és kén tételtanúsítását.
Gyakran Ismételt Kérdések
K: Használható-e közepes széntartalmú ferromangán alacsony széntartalmú acélban?
Igen, ahol a szén-dioxid-költségvetés megengedi. Az adagolás körülbelül 0,015-0,020%-kal növeli a szén mennyiségét tonnánként, 100 tonna hőhez, így számos alacsony szén-dioxid-kibocsátású minőséghez alkalmas, de intersticiális mentes vagy szigorúan meghatározott lapokhoz nem.
K: Milyen széntartalom különbözteti meg a közepes széntartalmú ferromangánt?
A tipikus kereskedelmi közepes széntartalmú minőségek körülbelül 1,0-2,0% szenet tartalmaznak, szemben a magas széntartalmú minőségek 6,0-7,5%-ával és az alacsony széntartalmú minőségek 0,5%-ával vagy kevesebbel. A pontos határértékek az egyeztetett minőséget és a szállítói specifikációt követik.
K: Csökkenti a mangán a magas széntartalmú acél ridegségét?
A mangán javítja az edzhetőséget, és megfelelő hőkezeléssel segít egyensúlyt teremteni a keménység és a szívósság között. Nem szünteti meg a temperálás szükségességét, és a túlzottan visszatartott ausztenit inkább kevésbé stabillá teheti a nagy széntartalmú részeket, mint keményebbé.
K: Mennyi mangánt kell tartalmaznia egy rugóacélnak?
A rugóacélok általában körülbelül 0,50-1,00% mangánt tartalmaznak a szilícium és a króm mellett, a pontos tartományt a minőségi specifikáció és a huzal- vagy rúdszakasz szükséges edzhetősége határozza meg.
K: Miért korlátozzák a csapágyacélok olyan szigorúan a mangánt?
A magas széntartalmú krómtartalmú acélok már a szén-dioxid-határuk közelében működnek, és egy nagyon ellenőrzött mikroszerkezetre támaszkodnak a fáradási élettartam érdekében. A mangánt egy keskeny, nagyjából 0,25-0,45%-os sávban tartják a túlzott visszatartott ausztenit és a méretbeli instabilitás elkerülése érdekében.
K: A közepes széntartalmú ferromangán többe kerül egységnyi mangánra?
Általában igen, a további finomítás és az alacsonyabb széntartalom miatt. Minden olyan esetben indokolt, amikor az acél szénmennyezete lehetetlenné teszi a magas széntartalmú hozzáadást a specifikációtól eltérő termék nélkül.
