高锰钢铸件冶金缺陷与控制方法

1.缩孔延伸过度

铸件浇口和冒口处缩孔延伸到铸件内部，造成铸件废品。

产生原因：其一，浇注温度过高，浇注速度过快，补缩操作不当。应当降低浇注温度，采取先快后慢的注速，加强补缩操作。其二，浇口和冒口体积不足。高锰钢体积收缩率约为6%，设计浇冒口时，应增大其体积，使其有足够的钢液补缩。

2.铸件内部组织疏松

组织疏松是由高锰钢中碳化物（Fe，Mn）₃C和夹杂物MnO-SiO₂聚集而形成的缺陷。组织疏松会降低耐磨性能。

减轻组织疏松的措施：首先强化扩散脱氧和沉淀脱氧操作，降低非金属夹杂物数量。降低浇注温度、加快铸件凝固速度（增加冷铁冷却）、减少碳化物偏析。

3.铸件产生热裂纹

铸件自高温冷却过程，由于内应力的产生和分布不平衡，造成热裂纹。

高锰钢铸件裂纹的产生与含磷量有关。钢中以Fe₂P和Fe₃P存在的低熔点磷化物，沿晶界分布和聚集，使晶界脆化。在应力作用下成为裂纹源。随着钢中含磷量的增加，裂纹发生率升高。

降低高锰钢中的磷含量，减少低熔点磷化物的危害，能显著降低裂纹发生的几率。表8-22给出磷对高锰钢铸件裂纹废品率的影响。

表8-22 磷对高锰钢铸件裂纹废品率的影响(www.xing528.com)

4.铸件的晶粒粗大和柱状晶发达

高锰钢导热性差，固液相温区宽，造成钢液凝固速度缓慢，为晶粒粗化创造了条件。这种缺陷使各向异性增大，塑性和韧性下降，使铸件使用寿命缩短。预防晶粒粗化的措施如下：

1）高锰钢的初始晶粒度，随铸件浇注温度的升高而增大。降低浇注温度是得到细晶粒的重要条件。

2）加入微量元素，如稀土、钛、钒、铌等元素，形成硫氧化物、氮化物高熔点化合物，在钢液凝固时起晶核作用而使晶粒细化。高锰钢细化晶粒元素的加入量及特点列于表8-23。这种方法得到广泛的应用。微量细化晶粒元素是在出钢时，投入钢流中，用钢液冲熔。为使其均匀分布，可以通过钢包底部吹氩，或加强搅拌操作来实现。

表8-23 高锰钢细化晶粒元素的加入量及特点

5.高锰钢铸件粘砂

铸件表面化学粘结型砂，不易清除。产生粘砂的原因是浇注温度过高所致。当浇注温度高于1600℃时，钢中锰氧化形成的MnO，与型砂中的SiO₂产生化合反应形成MnO-SiO（熔点1291℃），粘结在铸件表面，形成化学粘砂。降低浇注温度到1550℃以下，可以完全避免粘砂。