Stal wysoko-manganowa, znana również jako stal stopowa manganu, odnosi się do stali stopowej o zawartości manganu wynoszącej 10% lub więcej. Po odpowiednimobróbka cieplna,-stal wysokomanganowa staje się materiałem o wysokiej-wytrzymałości i-zużyciu.
Charakterystyka-stali wysokomanganowej
Najważniejszą cechą stali wysokomanganowej-jest to, że w warunkach silnego uderzenia i wyciskania warstwa powierzchniowa szybko ulega utwardzeniu przez zgniot, co pozwala jej zachować dobrą wytrzymałość i plastyczność materiału austenitycznego w rdzeniu, a utwardzona warstwa charakteryzuje się doskonałą odpornością na zużycie. Jednakże odporność na zużycie stali wysoko-manganowej wykazuje swoją wyższość jedynie w warunkach wystarczających do utwardzania przez zgniot; w innych warunkach jest dość słabo.
Dodanie 2,5-3,5% manganu do stali skutkuje otrzymaniem stali nisko-manganowej, która jest bardzo krucha. Jednak dodanie ponad 13% manganu do wytworzenia stali wysokomanganowej- sprawia, że jest ona zarówno twarda, jak i wytrzymała. Co więcej, stal wysoko-manganowa jest niemagnetyczna i nie będzie przyciągana przez magnesy.
Typowa stal Mn17 odporna na zużycie-wysoko-manganowa jest oparta na stali Mn13 o zwiększonej zawartości manganu. Poprawia to stabilność austenitu, zapobiega wytrącaniu się węglików, a tym samym zwiększa wytrzymałość stali, plastyczność, zdolność do utwardzania i odporność na zużycie.
Procesy formowania stali wysokomanganowej-
Najczęściej wykorzystuje się odlewy ze stali-wysokomanganowejodlewanie piasku, technologii szeroko przyjętej ze względu na jej dojrzałość i wysoką wydajność produkcji. Stosowane są jednak również specjalne metody odlewania. Odlewanie specjalne odnosi się do metod odlewania, które znacznie różnią się od odlewania w formach piaskowych pod względem materiałów na formy,-metod wykonywania form, metod wypełniania stopionym metalem i warunków krzepnięcia w formie. Casting specjalny obejmuje:casting inwestycyjny, odlewanie do form metalowych, odlewanie ciśnieniowe, odlewanie pod niskim-ciśnieniem, odlewanie pod ciśnieniem odwróconym, odlewanie wciskane, odlewanie odśrodkowe, odlewanie z pianki traconej, odlewanie w formie gipsowej, precyzyjne odlewanie ceramiczne, odlewanie ciągłe, odlewanie próżniowe,-odlewanie drobnoziarniste i odlewanie elektromagnetyczne.
Ze względu na duży skurcz podczas krzepnięcia i słabe odprowadzanie ciepła przez stal wysoko-manganową, w projektowaniu procesu stopień skurczu odlewu zwykle ustala się na poziomie 2,5–2,7%, przy czym górna granica stosowana jest w przypadku większych odlewów. Niezbędna jest dobra zapadalność masy formierskiej i rdzenia.
Stal wysoko-manganowa jest typową stalą-odporną na zużycie. Jego mikrostruktura-odlewana to austenit z węglikami. Austenityczna stal manganowa jest podstawowym materiałem do odlewania stali-odpornych na zużycie i stali-odpornych na zużycie. Jednak stale-niskostopowe, w pewnych warunkach i przy odpowiedniej obróbce cieplnej, mogą być również bardzo skuteczne. Po hartowaniu w wodzie w temperaturze około 1000 stopni mikrostruktura odlewów ze stali wysokomanganowej{{11}przekształca się w austenit pojedynczy lub austenit z niewielką ilością węglików, poprawiając w ten sposób wytrzymałość odlewu.
Obróbka odlewów ze stali wysokomanganowej-
W wyniku utwardzania przez zgniot,obróbka mechanicznanależy w miarę możliwości unikać odlewów ze stali wysoko-manganowej. Otwory i szczeliny w odlewie należy w miarę możliwości odlać. Jednak obróbka stali-wysokomanganowej nie jest całkowicie niemożliwa. W przypadku operacji obróbczych, które można wykonać w jednym przejściu, można wykonać obciąganie narzędzi. W przypadku nieuniknionej obróbki należy zwiększyć naddatek na obróbkę podczas projektowania procesu odlewania, aby zapewnić, że posuw pozwoli uniknąć-warstwy utwardzanej przez obróbkę.
Zastosowania stali wysokomanganowej
Ze względu na powyższe właściwości, odlewy ze stali wysokomanganowych stosowane są głównie wsprzęt mechanicznyktóry musi wytrzymać trudne warunki pracy, takie jak uderzenia, wytłaczanie i ścieranie materiału. Przykłady obejmują: płyty podwozia silnika, łożyska kulkowe, łyżki spycharek i koparek, tory kolejowe, mosty, wykładziny młynów kulowych, młoty kruszarki młotkowej, płyty szczękowe kruszarki szczękowej, ściany szczęk kruszarki stożkowej, zęby i ściany łyżki koparki, rozjazdy kolejowe, traktory, kuloodporne płyty stalowe, bezpieczne płyty stalowe i płyty torów czołgów-wszystkie odlewy odporne na uderzenia- i zużycie-.
Typowe odlewy ze stopów wysokomanganowych
| Równoważne gatunki staliwa węglowego i staliwa stopowego | |||||||||
| NIE. | Chiny | USA | Niemcy | Rosja | Francja | Wielka Brytania | Japonia | ||
| (GB) | ASTM | UNS | HAŁAS | W-Nr. | (TOCT) | (NF) | (BS) | (JIS) | |
| 1 | ZG40Mn | - | - | GS-40Mn5 | 1.1168 | - | - | AW3 | SCMn3 |
| 2 | ZG40Kr | - | - | - | - | 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 | 15Mn | - | - | 14Mn4 | - | 15Г | XC12 | 080A17 | SB46 |
| 25 | 20Mn | - | - | - | - | 20Г | XC18 | 080A20 | - |
| 26 | 30Mn | - | - | - | - | 30Г | XC32 | 080A32 | S30C |
| 27 | 40Mn | - | - | 40Mn4 | - | 40Г | 40M5 | 080A40 | S40C |
| 28 | 45Mn | - | - | - | - | 45Г | 080A47 | S45C | |
| 29 | 50Mn | - | - | - | - | 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 | 35SiMn | - | - | 37MnSi5 | - | 35CГ | - | En46 | - |
| 39 | 42SiMn | - | - | 46MnSi4 | - | 35CГ | - | En46 | - |
| 40 | 40B | - | - | - | - | - | - | - | |
| 41 | 45B | - | - | - | - | - | - | - | |
| 42 | 40MnB | - | - | - | - | - | - | - | |
| 43 | 45MnB | - | - | - | - | - | - | - | |
| 44 | 15Kr | - | - | 15Cr3 | - | 15X | 12C3 | 523M15 | SCr415(H) |
| 45 | 20Kr | - | - | 20Cr4 | - | 20X | 18C3 | 527A19 | SCr420H |
| 46 | 30Kr | - | - | 28Cr4 | - | 30X | 530A30 | SCr430 | |
| 47 | 35Kr | - | - | 34Cr4 | - | 35X | 32C4 | 530A36 | SCr430(H) |
| 48 | 40Kr | - | - | 41Cr4 | - | 40X | 42C4 | 520M40 | SCr440 |
| 49 | 45Kr | - | - | - | 45X | 45C4 | 534A99 | SCr445 | |
| 50 | 38CrSi | - | - | - | 38XC | - | - | ||
| 51 | 12CrMo | - | - | 13CrMo44 | - | 12XM | 12CD4 | 620C | - |
| 52 | 15CrMo | - | - | 16CrMo44 | - | 15XM | 12CD4 | 1653 | STC42 |
| 53 | - | - | - | - | - | - | - | STT42 | |
| 54 | - | - | - | - | - | - | - | STB42 | |
| 55 | 20CrMo | - | - | 20CrMo44 | - | 20XM | 18CD4 | CDS12 | SCT42 |
| 56 | - | - | - | - | - | - | CDS110 | STT42 | |
| 57 | - | - | - | - | - | - | - | STB42 | |
| 58 | 25CrMo | - | - | 25CrMo4 | - | - | 25CD4 | En20A | |
| 59 | 30CrMo | - | - | - | 30XM | 30CD4 | 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 | 20CrV | - | - | 22CrV4 | - | 20XΦ | - | - | - |
| 67 | 40CrV | - | - | 42CrV6 | - | 40XΦA | - | - | - |
| 68 | 50CrVA | - | - | 50CrV4 | - | 50XΦA | 50CV4 | 735A30 | SUP10 |
| 69 | 15CrMn | - | - | - | 15XГ,18XГ | - | - | - | |
| 70 | 20CrMn | - | - | - | 20XCA | - | 527A60 | SUP9 | |
| 71 | 30CrMnSiA | - | - | - | 30XCA | - | - | - | |
| 72 | 40CrNi | - | - | 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 | 65Mn | - | - | - | 65Г | - | - | - | |
| 83 | 55Si2Mn | - | - | 55Si7 | - | 55C2Г | 55S6 | 250A53 | SUP6 |
| 84 | 60Si2MnA | - | - | 65Si7 | - | 60C2ГA | 61S7 | 250A61 | SUP7 |
| 85 | - | - | - | - | - | - | - | - | |
| 86 | 50CrVA | - | - | 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 | - | - | SUMA12 |
| 94 | Y15 | - | - | 10S20 | - | - | - | 220M07 | SUMA22 |
| 95 | Y20 | - | - | 22S20 | - | A20 | 20F2 | - | SUMA32 |
| 96 | Y30 | - | - | 35S20 | - | A30 | - | - | SUMA42 |
| 97 | Y40Mn | - | - | 40S20 | - | A40Г | 45MF2 | 225M36 | - |
| 98 | ZGMn13 | - | - | X120Mn12 | - | 116Г13Ю | Z120M12 | - | SCMnH11 |