光譜小講堂專題篇--錳元素在鋼中的作用(Mn)

本專題中，我們主要學(xué)習(xí)合金元素在金屬中的作用。一般，可以從以下四個(gè)方面探討： 一、對(duì)金屬的顯微組織及熱處理的影響 二、對(duì)金屬力學(xué)性能的影響 三、對(duì)金屬物理參數(shù)、化學(xué)性能和加工工藝的影響 四、在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用舉例 如今的工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中，最常用的合金元素有硅、錳、鉻、鎳、鉬、鎢、釩、鈮、硼、氮、磷、硫、硒、銻、碲、鋁等。 接下來，我們?yōu)榇蠹乙灰唤榻B每種元素在上述四個(gè)方面對(duì)金屬的影響和應(yīng)用。 錳元素在鋼中的作用 一、錳對(duì)鋼的顯微組織及熱處理的影響 ① 錳是良好的脫氧劑和脫硫劑，工業(yè)用鋼中均含有一定量的錳。 ② 錳固溶于鐵素體和奧氏體中，能擴(kuò)大奧氏體區(qū)，使臨界溫度升高。 ③ 錳極大降低了鋼的馬氏體轉(zhuǎn)變溫度(其作用僅次于碳)和鋼中相變的速度，提高鋼的淬透性，增加殘留奧氏體含量。 ④ 使鋼的調(diào)質(zhì)組織均勻、細(xì)化，避免了滲碳層中的碳化物聚集成塊。但增大了鋼的過熱敏感性和回火脆性。 ⑤ 錳是弱碳化物形成元素。
二、錳對(duì)鋼的力學(xué)性能的影響

① 錳強(qiáng)化鐵素體或奧氏體的作用不及碳、磷、硅，在增加強(qiáng)度的同時(shí)對(duì)延展性無影響。

② 由于細(xì)化了珠光體，顯著提高了低碳和中碳珠光體鋼的強(qiáng)度，使延展性有所降低。

③ 通過提高淬透性提高了調(diào)質(zhì)處理索氏體鋼的力學(xué)性能。

④ 在嚴(yán)格控制熱處理工藝、避免過熱時(shí)晶粒長(zhǎng)大以及回火脆性的前提下，錳不會(huì)降低鋼的韌性。

三、錳對(duì)鋼的物理、化學(xué)及工藝性能的影響

① 隨著錳含量的增加，鋼的熱導(dǎo)率急劇下降，線脹系數(shù)上升，使快速加熱或冷卻時(shí)形成較大內(nèi)應(yīng)力，零件開裂傾向增大。

② 使鋼的電導(dǎo)率急劇降低，電阻率相應(yīng)增大。

③ 使矯頑力增大，飽和磁感、剩余磁感和磁導(dǎo)率均下降，因而對(duì)永磁合金有利，對(duì)軟磁合金有害。

④ 錳含量很高時(shí)，鋼的抗氧化性能下降。

⑤ 與鋼中的硫形成較高熔點(diǎn)的MnS，避免了晶界上FeS薄膜的形成，消除鋼的熱脆性，改善熱加工性能。

⑥ 高錳奧氏體鋼的變形阻力較大，且鋼錠中柱狀結(jié)晶明顯，鍛軋時(shí)較易開裂。

⑦ 由于提高了淬透性和降低了馬氏體轉(zhuǎn)變溫度，對(duì)焊接性能有不利影響。

⑧ 錳有增加鋼晶粒粗化的傾向，若冶煉澆鑄和鍛軋后冷卻不當(dāng)，容易使鋼產(chǎn)生白點(diǎn)。

四、錳在鋼中的應(yīng)用

① 易切削鋼中常有適量的錳和磷，MnS夾雜使切屑易于碎斷。

② 普通低合金鋼中利用錳提高鋼的強(qiáng)度，錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為1%~2%。

③ 滲碳和調(diào)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼的許多系列中錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過2%。

④ 錳可提高彈簧鋼、軸承鋼和工具鋼產(chǎn)品的淬透性。

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