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解决方案
光电直读光谱仪在高锰钢分析中的应用

     锰钢是一种高强度的抗磨钢,其最重要的特点就是在强烈的冲击、挤压条件下,表层迅速发生加工硬化现象,使其在心部仍保持奥氏体良好的韧性和塑性的同时硬化层具有良好的耐磨性能。这是其它材料所不及的。但高锰钢的耐磨性只是在具备足以形成加工硬化的条件下才表现出其优越性,其他情况下则很差。 基于这个高锰钢特别的性能,其主要用于需要承受冲击、挤压、物料磨损等恶劣工况条件。耐磨钢的耐磨性能取决于材料本身,而抗磨钢则在不同的工况条件下表现出不同的耐磨性,材料本身和工况条件两者才能决定其耐磨性能。

     锰钢按照国家标准分为5个牌号,主要区别是碳的含量,其范围是0.75%-1.45%。受冲击大,碳含量低。锰含量在11.0%-14.0%之间,一般不应低于13%。超高锰钢尚无国标,但锰含量应大于18%。硅含量的高低,对冲击韧度影响较大,故应取下限,以不大于0.5%为宜。低磷低硫是最基本的要求,由于高的锰含量自然起到脱硫作用,故降磷是最要紧的,设法使磷低于0.07%。铬是提高抗磨性的,一般在2.0%左右。

 化学成分的选择及对高锰钢性能的影响

(1)含碳量和含锰量 钢中含碳量过低时,不足以产生有效的加工硬化效果;而当碳含量过高时,又会在铸态中出现大量的碳化物,特别是出现粗大的碳化物,因此为了避免析出碳化物,必须控制含碳量不得过高。
为了保证高锰钢的性能,必须有足够的含锰量。含锰量过低时不能形成单一的奥氏体组织;而过高的含锰量也是不必要的,生产中一般规定,WMn控制在11.0%~14.0%,WC控制在0.9%~1.3%。应该指出的是,含锰量与含碳量之间应有适当的搭配,即应有适宜的锰碳比,一般控制在Mn/C=10。
(2)含硅量 高锰钢中Wsi的规格含量为0.3%~0.8%,硅会降低碳在奥氏体中的溶解度,促使碳化物析出,使钢的耐磨性和冲击韧度降低,因此硅量应控制在规格下限。
(3)含磷量 高锰钢的规格含量为Wp≤0.7%,熔炼高锰钢时,由于锰铁的含磷量较高,因此一般情况下钢中的含磷量也比较高。因为磷会降低钢的冲击韧度并使铸件容易开裂,所以应尽量降低钢的含磷量。
(4)含硫量 高锰钢的规格要求Ws≤0.05%,高锰钢因为含锰量高,使钢中大部分的硫与锰在熔炼过程中相互化合而形成硫化锰(MnS)而进入炉渣中,因而钢中的硫含量经常是较低的(一般不超过0.03%),因此,在高锰钢中硫的有害作用比磷高。
      高锰钢中这些元素的检测过去一直采用的是传统的化学分析方法,操作繁琐,分析时间长。本公司实验室用传统化学方法进行测试的时候选取了3个平行样进行测试,但发现平行性一般,这篇文章主要借鉴前人的经验,介绍利用光电直读光谱仪对锰钢试样进行成分测试,并将两种测试方法的测试结果进行对比。具体数据见附件。无锡天牧仪器实验室自己的检测数据正在整理中,不久就会上传上来,希望大家交流指导。
      试验结果表明,直读光谱仪分析高锰钢与化学法分析结果相一致。应用光电直读光谱仪分析高锰钢,其准确度高,精密度高,快速方便。

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