高錳鋼重要的特點(diǎn)是在強(qiáng)烈的沖擊、擠壓條件下,表層迅速發(fā)生加工硬化現(xiàn)象,使其在心部仍保持奧氏體良好的韌性和塑性的同時硬化層具有良好的耐磨性能。這是其它材料所不及的。但高錳鋼的耐磨性只是在具備足以形成加工硬化的條件下才表現(xiàn)出其優(yōu)越性,其他情況下則很差。
而典型的Mn17耐磨高錳鋼是在Mn13鋼的基礎(chǔ)上增加錳量,提高了奧氏體的穩(wěn)定性,阻止碳化物的析出,進(jìn)而可提高鋼的強(qiáng)度和塑性,提高鋼的加工硬化能力和耐磨性。比如用于北方的ZGMn18鐵道叉壽命較ZGMn13提高20%~25%。
錳鋼的脾氣十分古怪而有趣:如果在鋼中加入2.5—3.5%的錳,那么所制得的低錳鋼簡直脆得象玻璃一樣,一敲就碎。然而,如果加入13%以上的錳,制成高錳鋼,那么就變得既堅硬又富有韌性。高錳鋼加熱到淡橙色時,變得十分柔軟,很易進(jìn)行各種加工。另外,它沒有磁性,不會被磁鐵所吸引。當(dāng)前,人們大量用錳鋼制造鋼磨、滾珠軸承、推土機(jī)與掘土機(jī)的鏟斗等經(jīng)常受磨的構(gòu)件,以及鐵軌、橋梁等。上海新建的文化廣場觀眾廳的屋頂,采用新穎的網(wǎng)架結(jié)構(gòu),用幾千根錳鋼鋼管焊接而成。在縱76米、橫138米的扇形大廳里,中間沒有一根柱子。由于用錳鋼作為結(jié)構(gòu)材料,非常結(jié)實(shí),而且用料比別的鋼材省,平均每平方米的屋頂只用45公斤錳鋼。1973年興健的上海體育館(容納一萬八千人),也同樣采用錳鋼作為網(wǎng)架屋頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)材料。在軍事上,用高錳鋼制造鋼盔、坦克鋼甲、穿甲彈的彈頭等。煉制錳鋼時,是把含錳達(dá)60一70%的軟錫礦和鐵礦一起混合冶煉而成的。
除了錳鋼外,錳鋼也是重要的錳合金,錳鋼含有30%的錳,具有很好的機(jī)械強(qiáng)度。由84%的鋼、12%的錳和4%的鎳組成的“錳加鎳”合金(又名錳鎳銅齊),它的電阻隨溫度的改變很小,被用來制造精密的電學(xué)儀器。
高錳鋼由于加工硬化現(xiàn)象,應(yīng)盡量避免對鑄件進(jìn)行加工。鑄件上的孔、槽盡可能鑄出。但對高錳鋼的加工也并非完全不可能。刀具修整一次進(jìn)刀加工完的可以進(jìn)行,不可避免的加工應(yīng)在鑄件工藝設(shè)計時放大加工量,以使加工的進(jìn)刀量避開加工硬化層。
高錳鋼重新加熱時,在250—800 °C間存在碳化物析出的脆性溫度區(qū)間,且鑄態(tài)高錳鋼又存在網(wǎng)狀碳化物以及鑄造應(yīng)力,因此,焊接性能很差。
高錳鋼鑄件,應(yīng)在水韌處理后割冒口或缺陷焊補(bǔ),焊后應(yīng)快速冷卻。為消除或盡可能減小熱影響區(qū),應(yīng)用小電流,不連續(xù)施焊,或邊焊邊澆水冷卻。焊條采用高錳鋼焊條或奧氏體不銹鋼焊條。若存在加工硬化層,應(yīng)在焊前去除。