Herstellungsstandards für Mn13-Stahlplatten

Derzeit gibt es nur die Unternehmensnorm – ob es sich um eine neue Stahlsorte handelt, ist unbekannt. Für welche Art von Geräten wird dieses Material verwendet? ？ ？

Diese Stähle enthalten 10 % bis 15 % Mangan. Der Kohlenstoffgehalt ist relativ hoch – in der Regel liegt er zwischen 0,90 % und 1,50 %. In den meisten Fällen übersteigt er 1,0 %. Seine chemische Zusammensetzung beträgt (%): C 0,90–1,50, Mn 10,0–15,0, Si 0,30–1,0, S ≤ 0,05, P ≤ 0,10. Diese Art von Hochmanganstahl wird am häufigsten verwendet. Er dient dazu, Schaufelzähne für Bagger, Presswände und Zerkleinerungswände für Kegelmühlen, Trennwände für Kiefernmühlen, Einlagen für Kugelmühlen, Schienenweichen, Schlagstangen sowie Hammerköpfe herzustellen. Die Gussstruktur des hochmanganhaltigen Stahls mit den oben genannten Bestandteilen besteht in der Regel aus Austenit, Karbiden und Perlit; manchmal sind auch geringe Mengen an Phosphor-Eutektikum enthalten. Wenn die Menge an Karbiden groß ist, treten sie oft in Form eines Netzes an den Kristallgrenzen auf. Daher ist das hochmanganhaltige Stahl in seinem gegossenen Zustand sehr brüchig und unbrauchbar; es muss einer Lösungsmittelbehandlung unterzogen werden. Die übliche Wärmebehandlungsmethode ist die Lösungsmetallisierung, bei der das Stahlmaterial auf 1050–1100 °C erhitzt wird. Dadurch wird die Gussstruktur beseitigt und es entsteht eine einphasige Austenitstruktur. Anschließend erfolgt eine schnelle Abkühlung, damit diese Struktur bei Raumtemperatur erhalten bleibt. Nach der Wärmebehandlung steigen die Steifigkeit, Formbarkeit und Zähigkeit des Stahls erheblich, weshalb diese Art der Wärmebehandlung auch oft als Wasserzähmung bezeichnet wird. Die mechanischen Eigenschaften nach der Wärmebehandlung sind wie folgt: σb = 615–1275 MPa, σ0,2 = 340–470 MPa, ζ = 15–85 %, ψ = 15–45 %, aKl = 96–294 J/cm², HBl = 80–225. Im Hochmanganstahl bleiben nach der Lösungsmittelbehandlung noch geringe Mengen an Karbiden übrig. Wenn diese Menge so gering ist, dass sie den Prüfstandards entspricht, kann der Stahl weiterhin verwendet werden. Bei austenitischem Hochmanganstahl kommt es unter Stoßbelastung zu einer plastischen Verformung der Metalloberfläche. Als Ergebnis der Dehnungsverstärkung tritt in der deformierten Schicht ein deutliches Verarbeitungsverhärtungseffekt auf, wodurch die Härte der Oberfläche erheblich zunimmt. Bei niedrigen Stoßbelastungen kann ein Wert von HB300–400 erreicht werden, bei hohen Stoßbelastungen ein Wert von HB500–800. Je nach Stoßbelastung kann die Dicke der Oberflächenhärtungsschicht 10–20 mm betragen. Eine harte, gehärtete Schicht kann Abnutzung durch Stoß und Schleifmittel widerstehen. Materialeigenschaften: Hochmanganstahl weist unter Bedingungen starken Stoß- und Schleifverschleißes hervorragende Abriebfestigkeit auf. Deshalb wird er häufig in Maschinen und Anlagen aus den Bereichen Bergbau, Baustoffindustrie sowie Kraftwerke eingesetzt, um abriebfeste Komponenten herzustellen. Unter Bedingungen mit geringem Stoßaufkommen kann Hochmanganstahl seine Eigenschaften nicht entfalten, da die Wirkung der Verarbeitungsverhärtung unbedeutend ist. Die gängigen Legierungsbezeichnungen für Hochmanganstahl in China sowie deren Anwendungsbereiche sind wie folgt: ZGMn13–1 (C 1,10 %–1,50 %) wird für Bauteile mit geringem Stoßaufprall verwendet, ZGMn13–2 (C 1,00 %–1,40 %) für gewöhnliche Bauteile, ZGMn13–3 (C 0,90 %–1,30 %) für komplexe Bauteile und ZGMn13–4 (C 0,90 %–1,20 %) für Bauteile mit hohem Stoßaufprall. Der Mangangehalt aller vier genannten Stahlsorten liegt zwischen 11,0 % und 14,0 %. Im Prozess der kaltverformten Verformung unter Einwirkung von Stoßbelastungen wird das Stahlmaterial durch eine erhebliche Zunahme der Defektdichte gestärkt – durch die Kreuzung der Defekte, deren Anhäufung sowie die Wechselwirkungen zwischen den Defekten und den Lösungsmolekülen. Das ist ein wichtiger Grund für die Verhärtung durch Bearbeitung. Ein weiterer wichtiger Grund ist die niedrige Schichtfehlerenergie des Hochmangan-Austenits. Beim Dehnen entstehen leicht Schichtfehler, was wiederum die Bedingungen für die Entstehung von ε-Martensit sowie für die Bildung von Dehnungstwinnen schafft. In der Verformungsgehärtungsschicht von Hochmanganstahl mit konventionellem Aufbau sind häufig hocheffiziente Dislokationen, Dislokationsansammlungen sowie Verwicklungen zu beobachten. Das Auftreten von ε-Martensit und verformten Twinkeln erschwert die Verformung des Stahls, wobei letzteres einen noch größeren Einfluss hat. All diese Faktoren führen dazu, dass die Verhärtungsschicht des Hochmanganstahls in hohem Maße gestärkt wird, wodurch seine Härte erheblich zunimmt. Manganstahl härzt sich sehr leicht beim Bearbeiten, wodurch er schwer zu verarbeiten ist. In der Überzahl werden daraus Gusswaren hergestellt; nur in geringem Maße wird er durch Walzverfahren bearbeitet. Hochmanganstahl hat gute Gießeigenschaften. Stahl hat einen niedrigen Schmelzpunkt (etwa 1400 °C). Der Temperaturunterschied zwischen der flüssigen und der festen Phase des Stahls ist gering – etwa 50 °C. Zudem hat Stahl eine geringe Wärmeleitfähigkeit. Dadurch ist die Fließfähigkeit des Stahlgusses gut, wodurch er leicht gegossen werden kann. Der lineare Ausdehnungskoeffizient von Hochmanganstahl ist 1,5-mal so hoch wie beim reinen Eisen und 2-mal so hoch wie bei Kohlenstoffstahl. Daher sind beim Gießen sowohl der Volumen- als auch der lineare Schrumpfungsgrad recht groß, wodurch Spannungen und Risse entstehen können. Um die Leistungseigenschaften von Hochmanganstahl zu verbessern, wurden zahlreiche Forschungen in den Bereichen Legierungsbildung, Mikrolegierung, Anpassung des Kohlenstoff- und Mangangehalts sowie Verfestigung durch Ausfällung durchgeführt, und diese Methoden werden in der Produktionspraxis angewandt. Durch das Auftreten des metastabilen Austenit-Manganstahls lässt sich der Kohlenstoff- und Mangangehalt im Stahl erheblich senken. Zudem wird dadurch die Geschwindigkeit der Dehnungsverstärkung des Stahls erhöht. Dieser Stahl eignet sich für Anwendungen mit hohen sowie mittleren bis niedrigen Stoßbelastungen – es handelt sich dabei um eine neue Entwicklung im Bereich der Hochmanganstähle. Anwendungsgebiet: Es weist eine hohe Zugfestigkeit, Formbarkeit und Zähigkeit auf sowie ist nicht magnetisch. Selbst wenn die Bauteile stark abgenutzt sind, können sie weiterhin große Stoßbelastungen aushalten, ohne zu zerbrechen. Es kann daher zur Herstellung verschiedener stoßfester, abnutzungsresistenter Bauteile verwendet werden – wie z. B. Schichtstoffe für Mühlsteine, Zähne von Baggern oder Zerkleinerungsmaschinen. Es wird in der Regel für Gussteile mit einfacher Struktur verwendet, bei denen eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Abnutzung sowie ein geringer Stoßaufprall von Bedeutung sind – beispielsweise für Auflageplatten, Zahnplatten, Zerkleinerungswände, Walzwerkswände, Rollenhülsen und Schaufelzähne.

Sollte für niedrige Temperaturen und korrosionsfreie Medien geeignet sein