合金化处理对高锰钢组织与性能的影响*

万文锋，刘汉代，庄文玮，张 飘，智海旭，彭 伟

（东华理工大学机械与电子工程学院，南昌 330013）

0 引言

高锰钢因其固有的韧性及其耐磨性，被用于生活中各个领域，尤其是铁路、矿山等行业[1－3]。ZGMn13 高锰钢在应用方面更具代表性。合金化处理高锰钢的研究也是比较盛行，但是高锰钢也存在一些问题，比如高锰钢必须在加工硬化后才能表现出良好的耐磨性，因而在强冲击载荷下耐磨效果更好。随着对高锰钢的使用要求愈发严格，需要提高其使用性能，学者们深入地探究其机理，发现合金化处理能充分提高高锰钢的力学性能。合金化是在高锰钢中添加一些稀有的金属元素，从而增强其形变强化能力[4－6]。通过固溶强化和沉淀强化作用于基体，提高其性能。本文通过合理分析，制定了一套完整的实验工艺和方案。在ZGMn13高锰钢中用钒、钛、稀土进行合金化处理。设置了不同的含量成分梯度，探讨合金化处理的研究对高锰钢各力学性能的影响，分别对各机械性能的最佳含量成分进行研究，得出了一个合理的结果，从而为实际生产提供依据。

1 实验内容

本次研究所用的材料为传统的高锰钢和经过合金化处理的高锰钢。表1所示为实验所用的传统高锰钢ZGMn13的化学成分，高锰钢材料经熔炼、浇铸和锻造后加工成圆棒，经粗加工、精加工后，切割加工成直径为φ16.0 mm、轴向高度为8 mm 的金相试样，以及直径为φ16 mm、轴向高度为12 mm硬度试样。

表1 未合金化高锰钢的化学成分Table.1 Chemical composition of unalloyed high manganese steel

传统的高锰钢的化学成分范围如表2 所示，本试验材料经熔炼、锻造、浇铸，切割成小试环对顶件磨损试样和销磨损试样。……