Høj-manganstål, også kendt som manganlegeret stål, refererer til legeret stål med et manganindhold på 10 % eller mere. Efter passende varmebehandling, høj-manganstål bliver et-højstyrke,-slidbestandigt materiale.
Karakteristika for høj-manganstål
Den vigtigste egenskab ved høj-manganstål er, at overfladelaget under kraftige stød- og ekstruderingsforhold hurtigt gennemgår arbejdshærdning, hvilket gør det muligt for det at bevare den gode sejhed og plasticitet af austenitisk materiale i kernen, mens det hærdede lag har fremragende slidstyrke. Imidlertid viser slidstyrken af høj-manganstål kun sin overlegenhed under forhold, der er tilstrækkelige til arbejdshærdning; under andre forhold er det ret dårligt.
Tilføjelse af 2,5-3,5 % mangan til stål resulterer i lavt-manganstål, som er meget skørt. Men tilsætning af mere end 13 % mangan for at skabe høj-manganstål gør det både hårdt og sejt. Ydermere er høj-manganstål ikke-magnetisk og vil ikke blive tiltrukket af magneter.
Typisk Mn17 slidstærkt-høj-manganstål er baseret på Mn13 stål med øget manganindhold. Dette forbedrer austenitstabiliteten, forhindrer karbidudfældning og forbedrer dermed stålets styrke, plasticitet, arbejdshærdningsevne og slidstyrke.
Høje-manganstålmetalformningsprocesser
Støbegods i høj-manganstål bruger for det meste sandstøbning, en teknologi, der er vidt brugt på grund af dens modenhed og høje produktionseffektivitet. Der anvendes dog også specielle støbemetoder. Speciel støbning refererer til støbemetoder, der adskiller sig væsentligt fra sandstøbning med hensyn til formmaterialer, form-fremstillingsmetoder, fyldningsmetoder med smeltet metal og størkningsbetingelser i formen. Speciel støbning inkluderer: investeringsstøbning, metalstøbning, trykstøbning, lav-trykstøbning, omvendt trykstøbning, squeeze-støbning, centrifugalstøbning, tabt skumstøbning, gipsstøbning, keramisk præcisionsstøbning, kontinuerlig støbning, vakuumstøbning, elektro-magnetisk støbning og magnetisk støbning.
På grund af det store størkningssvind og dårlige varmeafledning af høj-manganstål er støbekrympningshastigheden typisk sat til 2,5 %-2,7 % i procesdesign, med den øvre grænse gældende for større støbegods. God sammenklappelighed mellem formsand og kerne er afgørende.
Høj-manganstål er et typisk slidbestandigt-stål. Dens -støbte mikrostruktur er austenit med karbider. Austenitisk manganstål er det primære materiale til støbning af slid--og slid--stål. Men lav-legeret stål kan under visse forhold og med passende varmebehandling også være meget effektive. Efter bratkøling af vand ved omkring 1000 grader forvandles mikrostrukturen af støbegods i høj-manganstål til en enkelt austenit eller austenit med en lille mængde karbider, hvilket forbedrer støbegodsets sejhed.
Bearbejdning af høj-manganstålstøbegods
På grund af arbejdshærdning, mekanisk bearbejdning af høj-manganstål støbegods bør undgås så meget som muligt. Huller og slidser i støbningen bør indstøbes så meget som muligt. Imidlertid er bearbejdning af høj-manganstål ikke helt umulig. Til bearbejdningsoperationer, der kan udføres i en enkelt arbejdsgang, kan værktøjsbehandling udføres. For uundgåelig bearbejdning bør bearbejdningsgodtgørelsen øges under støbeprocesdesignet for at sikre, at tilspændingshastigheden undgår det arbejds-hærdede lag.
Anvendelser af højt manganstål
På grund af de førnævnte egenskaber anvendes højmanganstål støbegods hovedsageligt i mekanisk udstyr der skal modstå hårde arbejdsforhold såsom stød, ekstrudering og materialeslid. Eksempler omfatter: motorundervognsplader, kuglelejer, skovle til bulldozere og gravemaskiner, jernbaneskinner, broer, kuglemølleforinger, hammerknuserhamre, kæbeknuser-kæbeplader, kegleknuser-kæbevægge, gravemaskineskovltænder og -vægge, jernbaneskifter, traktorer, stålplader, skudsikre stålplader og skudsikre stålplader,1} stød- og slidbestandigt-støbegods.
Typiske støbegods med høj manganlegering
| Tilsvarende kvaliteter af kulstofstøbt stål og legeret støbt stål | |||||||||
| Ingen. | Kina | USA | Tyskland | Rusland | Frankrig | Storbritannien | Japan | ||
| (GB) | ASTM | UNS | DIN | W-Nr. | (TOCT) | (NF) | (BS) | (JIS) | |
| 1 | ZG40Mn | - | - | GS-40Mn5 | 1.1168 | - | - | AW3 | SCMn3 |
| 2 | ZG40Cr | - | - | - | - | 40XЛ | - | - | - |
| 3 | ZG20SiMn | LCC | J02505 | GS-20Mn5 | 1.112 | 20TCЛ | FB-M | - | SCW480 |
| 4 | ZG35SiMn | - | - | GS-37MnSi5 | 1.5122 | 35CTЛ | - | - | SCSiMn2 |
| 5 | ZG35CrMo | - | J13048 | GS-34CrMo4 | 1.722 | 35XMЛ | - | - | SCCrM3 |
| 6 | ZG35CrMnSi | - | - | - | - | 35XTCЛ | - | - | SCMnCr3 |
| 7 | - | - | - | GS-30Mn5 | 1.1165 | 30TЛ | - | - | SCMn2 |
| 8 | - | - | - | GS-36Mn5 | 1.1167 | 35TЛ | - | - | SCMn3 |
| 9 | - | LC1 | J12522 | GS-22Mo4 | 1.5419 | - | FC1-M | 240 | SCPH11 |
| B1 | |||||||||
| 10 | - | WC11 | J11872 | GS-17CrMo55 | 1.7357 | - | - | - | SCPH21 |
| 11 | - | WC9 | J21890 | GS-12CrMo9 10 | 1.738 | - | - | 622 | SCPH32-CF |
| B3 | |||||||||
| 12 | - | C5, CP5 | J42045 | GS-12CrMo19 5 | 1.7363 | - | - | 625,B5 | SCPH61 |
| 13 | - | 9 | J21610 | GS-17CrMoV5 11 | 1.7706 | - | - | - | SCPH23 |
| 14 | - | B2N | J22501 | GS-24Ni8 | 1.5633 | - | FC2-M | - | SCPL21 |
| B2Q | J22500 | ||||||||
| 15 | - | B3N | J31500 | GS-10Ni14 | 1.5638 | - | FC3-M | BL2 | SCPL31 |
| CLA10 | |||||||||
| 16 | - | B4N | J41501 | GS-10Ni19 | 1.5681 | - | - | - | - |
| B4Q | |||||||||
| 17 | ZGMn13-1 | B-4 | J91149 | G-×120Mn13 | 1.3802 | T13Л | - | BW10 | - |
| 18 | ZGMn13-2 | B-3 | J91139 | G-×120Mn12 | 1.3401 | ||||
| 19 | - | B-2 | J91129 | - | - | ||||
| 20 | - | A | J91109 | - | - | ||||
| 21 | ZGMn13-3 | B-1 | J91119 | - | - | 100T13Л | - | - | SCMnH1 |
| 22 | ZGMn13-4 | SCMnH2 | |||||||
| 23 | - | SCMnH3 | |||||||
| 24 | 15 Mn | - | - | 14Mn4 | - | 15Г | XC12 | 080A17 | SB46 |
| 25 | 20 Mn | - | - | - | - | 20Г | XC18 | 080A20 | - |
| 26 | 30 Mn | - | - | - | - | 30Г | XC32 | 080A32 | S30C |
| 27 | 40 mio | - | - | 40Mn4 | - | 40Г | 40M5 | 080A40 | S40C |
| 28 | 45 mio | - | - | - | - | 45Г | 080A47 | S45C | |
| 29 | 50 Mn | - | - | - | - | 50Г | XC48 | 030A52 | S53C |
| 30 | - | - | - | - | - | - | 080M50 | - | |
| 31 | 20Mn2 | - | - | 20Mn5 | - | 20Г2 | - | 150M19 | SMn420 |
| 32 | 30Mn2 | - | - | 30Mn5 | - | 30Г2 | 32M5 | 150M28 | SMn433H |
| 33 | 35Mn2 | - | - | 36Mn5 | - | 35Г2 | 35M5 | 150M36 | SMn438(H) |
| 34 | 40Mn2 | - | - | - | 40Г2 | 40M5 | - | SMn443 | |
| 35 | 45Mn2 | - | - | 46Mn7 | - | 45Г2 | - | - | SMn443 |
| 36 | 50Mn2 | - | - | - | 50Г2 | 55M5 | - | - | |
| 37 | 20MnV | - | - | 20MnV6 | - | - | - | - | - |
| 38 | 35 SiMn | - | - | 37MnSi5 | - | 35CГ | - | En46 | - |
| 39 | 42SiMn | - | - | 46MnSi4 | - | 35CГ | - | En46 | - |
| 40 | 40B | - | - | - | - | - | - | - | |
| 41 | 45B | - | - | - | - | - | - | - | |
| 42 | 40MnB | - | - | - | - | - | - | - | |
| 43 | 45MnB | - | - | - | - | - | - | - | |
| 44 | 15 Cr | - | - | 15Cr3 | - | 15X | 12C3 | 523M15 | SCr415(H) |
| 45 | 20 Cr | - | - | 20Cr4 | - | 20X | 18C3 | 527A19 | SCr420H |
| 46 | 30 Cr | - | - | 28Cr4 | - | 30X | 530A30 | SCr430 | |
| 47 | 35 Cr | - | - | 34Cr4 | - | 35X | 32C4 | 530A36 | SCr430(H) |
| 48 | 40 Cr | - | - | 41Cr4 | - | 40X | 42C4 | 520M40 | SCr440 |
| 49 | 45 Cr | - | - | - | 45X | 45C4 | 534A99 | SCr445 | |
| 50 | 38CrSi | - | - | - | 38XC | - | - | ||
| 51 | 12CrMo | - | - | 13CrMo44 | - | 12XM | 12 CD4 | 620C | - |
| 52 | 15CrMo | - | - | 16CrMo44 | - | 15XM | 12 CD4 | 1653 | STC42 |
| 53 | - | - | - | - | - | - | - | STT42 | |
| 54 | - | - | - | - | - | - | - | STB42 | |
| 55 | 20CrMo | - | - | 20CrMo44 | - | 20XM | 18 CD4 | CDS12 | SCT42 |
| 56 | - | - | - | - | - | - | CDS110 | STT42 | |
| 57 | - | - | - | - | - | - | - | STB42 | |
| 58 | 25CrMo | - | - | 25CrMo4 | - | - | 25 CD4 | En20A | |
| 59 | 30CrMo | - | - | - | 30XM | 30 CD4 | 1717COS110 | SCM420 | |
| 60 | 42CrMo | - | - | 42CrMo4 | - | 42CD4 | 708A42 | - | |
| 61 | - | - | - | - | 708M40 | - | |||
| 62 | 35CrMo | - | - | 34CrMo4 | - | 35XM | 35CD4 | 708A37 | SCM3 |
| 63 | 12CrMoV | - | - | - | 12XMΦ | - | - | - | |
| 64 | 12Cr1MoV | - | - | 13CrMoV42 | - | 12X1MΦ | - | - | - |
| 65 | 25Cr2Mo1VA | - | - | - | 25X2M1ΦA | - | - | - | |
| 66 | 20 CrV | - | - | 22CrV4 | - | 20XΦ | - | - | - |
| 67 | 40 CrV | - | - | 42CrV6 | - | 40XΦA | - | - | - |
| 68 | 50 CrVA | - | - | 50CrV4 | - | 50XΦA | 50CV4 | 735A30 | SUP10 |
| 69 | 15 CrMn | - | - | - | 15XГ,18XГ | - | - | - | |
| 70 | 20 CrMn | - | - | - | 20XГCA | - | 527A60 | SUP9 | |
| 71 | 30CrMnSiA | - | - | - | 30XГCA | - | - | - | |
| 72 | 40 CrNi | - | - | 40NiCr6 | - | 40XH | - | 640M40 | SNC236 |
| 73 | 20CrNi3A | - | - | 20NiCr14 | - | 20XH3A | 20NC11 | - | - |
| 74 | 30CrNi3A | - | - | 28NiCr10 | - | 30XH3A | - | 653M31 | SNC631H |
| 75 | - | - | - | - | - | - | - | SNC631 | |
| 76 | 20MnMoB | - | - | - | - | - | - | - | |
| 77 | 38CrMoAlA | - | - | 41CrAlMo07 | - | 38XMIOA | 40CAD6,12 | 905M39 | SACM645 |
| 78 | 40CrNiMoA | - | - | 40NiCrMo22 | - | 40XHMA | - | 871M40 | SNCM439 |
| 79 | 60 | - | - | C60 | - | 60 | XC55 | 080A62 | S58C |
| 80 | 85 | - | - | - | 85 | - | 080A86 | SUP3 | |
| 81 | - | - | - | - | - | - | - | - | |
| 82 | 65 Mn | - | - | - | 65Г | - | - | - | |
| 83 | 55Si2Mn | - | - | 55Si7 | - | 55C2Г | 55S6 | 250A53 | SUP6 |
| 84 | 60Si2MnA | - | - | 65Si7 | - | 60C2ГA | 61S7 | 250A61 | SUP7 |
| 85 | - | - | - | - | - | - | - | - | |
| 86 | 50 CrVA | - | - | 50CrV4 | - | 50XΦA | 50CV4 | 735A50 | SUP10 |
| 87 | GCr9 | - | - | 105Cr4 | - | ШX9 | 100C5 | - | SUJ1 |
| 88 | - | - | - | - | - | - | - | - | |
| 89 | GCr9SiMn | - | - | - | - | - | - | SUJ3 | |
| 90 | GCr15 | - | - | 100Cr6 | - | ШX15 | 100C6 | 534A99 | SUJ2 |
| 91 | - | - | - | - | - | - | - | - | |
| 92 | GCr15SiMn | - | - | 100CrMn6 | - | ШX15CГ | - | - | - |
| 93 | Y12 | - | - | - | - | A12 | - | - | SUM12 |
| 94 | Y15 | - | - | 10S20 | - | - | - | 220M07 | SUM22 |
| 95 | Y20 | - | - | 22S20 | - | A20 | 20F2 | - | SUM32 |
| 96 | Y30 | - | - | 35S20 | - | A30 | - | - | SUM42 |
| 97 | Y40Mn | - | - | 40S20 | - | A40Г | 45MF2 | 225M36 | - |
| 98 | ZGMn13 | - | - | X120Mn12 | - | 116Г13Ю | Z120M12 | - | SCMnH11 |