【材料课堂】锰元素在钢中的作用

合金元素在金属中的作用。一般，可以从以下四个方面探讨：

一、对金属的显微组织及热处理的影响

二、对金属力学性能的影响

三、对金属物理参数、化学性能和加工工艺的影响

四、在实际生产中的应用举例

如今的工业生产和科学研究中，最常用的合金元素有硅、锰、铬、镍、钼、钨、钒、铌、硼、氮、磷、硫、硒、锑、碲、铝等。

接下来为大家介绍Mn元素在上述四个方面对金属的影响和应用。

一、锰对钢的显微组织及热处理的影响

① 锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，工业用钢中均含有一定量的锰。

② 锰固溶于铁素体和奥氏体中，能扩大奥氏体区，使临界温度升高。

③ 锰极大降低了钢的马氏体转变温度(其作用仅次于碳)和钢中相变的速度，提高钢的淬透性，增加残留奥氏体含量。

④ 使钢的调质组织均匀、细化，避免了渗碳层中的碳化物聚集成块。但增大了钢的过热敏感性和回火脆性。

⑤ 锰是弱碳化物形成元素。

二、锰对钢的力学性能的影响

① 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。

② 由于细化了珠光体，显著提高了低碳和中碳珠光体钢的强度，使延展性有所降低。

③ 通过提高淬透性提高了调质处理索氏体钢的力学性能。

④ 在严格控制热处理工艺、避免过热时晶粒长大以及回火脆性的前提下，锰不会降低钢的韧性。

三、锰对钢的物理、化学及工艺性能的影响

① 随着锰含量的增加，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，零件开裂倾向增大。

② 使钢的电导率急剧降低，电阻率相应增大。

③ 使矫顽力增大，饱和磁感、剩余磁感和磁导率均下降，因而对永磁合金有利，对软磁合金有害。

④ 锰含量很高时，钢的抗氧化性能下降。

⑤ 与钢中的硫形成较高熔点的MnS，避免了晶界上FeS薄膜的形成，消除钢的热脆性，改善热加工性能。

⑥ 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。

⑦ 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。

⑧ 锰有增加钢晶粒粗化的倾向，若冶炼浇铸和锻轧后冷却不当，容易使钢产生白点。

四、锰在钢中的应用

① 易切削钢中常有适量的锰和磷，MnS夹杂使切屑易于碎断。

② 普通低合金钢中利用锰提高钢的强度，锰的质量分数一般为1%~2%。

③ 渗碳和调质合金结构钢的许多系列中锰的质量分数不超过2%。

④ 锰可提高弹簧钢、轴承钢和工具钢产品的淬透性。

本文来自“GNR代表处”。