碳含量对高锰钢性的影响十分复杂,在非强烈冲击磨料磨损工作条件下,提高碳含量有利于提高高锰钢的性。这是因为碳的固溶强化作用可以减少磨料对钢的凿削磨损。在强冲击工作条件下,提高碳含量的措施并不能保证提直性,有时反而因硬化层的过早破坏而降低高锰钢的性。
一般来说,厚壁铸件因冷速较慢而选择较低的碳含量,结构复杂的铸件也应使碳含量偏低。反之,薄壁铸件、金属型浇注的铸件以及结构简单的铸件,可适当提高碳含量。拖拉机履带板、挖掘机斗齿和中小型磨机衬板,可适当提高碳质量分数至1. 20%~1. 45%,而铁路辙叉、破碎硬物料的粗、中破碎机衬板,碳质量分数应控制在0. 90%~1.10%。
碳在高锰钢中有两个作用,一是促使形成单相奥氏体组织,二是固溶强化,以保证高的力学性能。碳含量对高锰钢力学性能和性都有显著的影响。在w( Mn)=11. 6%、w(Si)=0.58%、w(P) =0.096%和w(S) =0.032%的高锰钢中,不同碳含量对铸态和水韧处理态高锰钢力学性能的影响见表2-4。铸态高锰钢随着碳含量增加,强度和硬度增加,塑性和韧性显著降低。水韧处理后,碳的质量分数为0. 81%~1.18%时,对高锰钢的冲击韧度影响很小;大于1.18%以后,冲击韧度明显降低。
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