合金元素Mn在模具钢中的作用

合金元素Mn在模具钢中的作用

⒈合金元素Mn对模具钢的显微组织及热处理的作用
⑴、锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，工业用钢中一般均含有一定量的锰；
⑵、锰固溶于铁素体和奥氏体中，扩大奥氏体区，使临界温度A4点升高，A3点降低，(α+γ)区下移，当锰含量超过12%时，上临界点降至室温以下，使钢在室温时形成单一奥氏体组织。在降低共析温度同时，使共析体中的碳含量减少；
⑶、锰强烈降低钢的Ar1和马氏体转变温度（其作用仅次于碳）和钢中相变的速度，提高钢的淬透性，增加强余奥氏体含量；
⑷、使钢的调质组织均匀、细化，避免了渗碳层中碳化物的聚集成块，但增大了钢的过热敏感性和回火脆性倾向；
⑸、锰是弱碳化物形成元素。

⒉合金元素Mn对模具钢的力学性能的作用
⑴、锰强化铁素体或奥氏体的作用不及碳、磷、硅，在增加强度的同时，对延展性无影响；
⑵、由于细化了珠光体，显著提高低碳和中碳珠光体钢的强度，使延展性有所降低；
⑶、通过提高淬透性而提高了调质处理索氏体钢的力学性能；
⑷、在严格控制热处理工艺、避免过热时的晶粒长大以及回火脆性的前提下，锰不会降低钢的韧性。

⒊合金元素Mn对模具钢的物理、化学及工艺性能的作用
⑴、随锰含量的增加，钢的热导率急剧下降，线胀系数上升，使快速加热或冷却时形成较大内应力，工件开裂倾向增大；
⑵、使钢的电导率急剧降低，电阻率相应增大，电阻温度系数下降；
⑶、使矫顽力增大，饱和磁感、剩余磁感和磁导率均下降，因而锰对永磁合金有利，对软磁合金有害；
⑷、锰含量很高时，钢的抗氧化性能下降；
⑸、使钢中的硫形成较高熔点的MnS，避免了晶界上的FeS薄膜，消除钢的热脆性，改善热加工性能；
⑹、高锰奥氏体钢的变形阻力较大，且钢锭中柱状结晶明显，锻轧时较易开裂；
⑺、由于提高了淬透性和降低了马氏体转变温度，对焊接性能有不利影响。在适当范围内应降低碳含量。

⒋合金元素Mn在模具钢中的应用
⑴、易切削钢中常有适量的锰和磷，MnS夹杂使切屑易于碎断；
⑵、普通低合金钢中利用锰来强化铁素体和珠光体，提高钢的强度，锰含量一般为1%~2%；
⑶、渗碳和调质合金结构钢的许多系列中含有不超过2%的锰；
⑷、弹簧钢、轴承钢和工具钢中利用锰强烈提高淬透性的作用。可采用油淬和空冷的淬火工艺，减少开裂、扭曲和变形；
⑸、耐磨钢、无磁钢、不锈钢、耐热钢，包括高碳高锰耐磨铸钢(C:1.0%~1.4%，Mn:10%~14%)，中碳高锰无磁钢(C:0.3%~0.6%，Mn:18%~19%)，低碳高锰不锈钢(有Cr，无Ni或少Ni)，高锰耐热钢(以Mn代Ni的耐热不起皮钢，或含有Al、Mo、V等)。

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