镍在高锰钢中的作用

镍在高锰钢中的作用镍在钢中是稳定奥氏体的合金元素，由于高锰钢中锰含量高，锰稳定奥氏体的作用往往掩盖了加入高锰钢中镍的作用，镍在高锰钢中的主要作用如下：1)镍能抑制碳从奥氏体中脱溶，降低晶界碳化物析出倾向，显著减少晶间碳化物数量。含镍高锰钢以正火代替水淬获得单一奥氏体组织，这将大大降低因水淬而引起的铸件变形和裂纹发生率，简化生产设备。2)镍能明显提高高锰钢的低温力学性能。1％C-12％Mn高锰钢-40℃的冲击韧度只有室温值的57％，而加入质量分数为3％的镍后，此比值提高到75％。常规高锰钢的零塑性转变温度（NDTT）为-93℃，加入镍后可降至-100℃以下，且镍质量分数为5％以下时，高锰钢的低温冲击韧度随镍含量增加而提高。3)镍能提高高锰钢使用温度，扩大器应用范围。热处理后的普通高锰钢加热至260℃即开始在奥氏体经理内析出针状碳化物，导致材料脆性相应上升。高锰钢中加入质量分数为3％的镍后，可使状碳化物的析出温度提高至380℃。4)镍能改善高锰钢的抗氧化性能。含镍高锰钢铸态组织中碳化物尺寸小、数量少，奥氏体化温度可降低到950℃左右，保温时间也可相应缩短，再由于含镍铸件本身具有较好的抗氧化作用，导致含镍高锰钢铸件热处理后的脱碳量和氧化皮生成量大幅度降低，明显提高了铸件质量。另外，含镍高锰钢还具有良好的抗裂性能。5)镍能改善高锰钢的焊接性能。用化学成分（质量分数）≤1.1％C、11％-18％Mn、3.0％-5.0％Ni、0.04％-0.06％Si和≤2.0％Mo的含镍高锰钢焊条可代替1Cr18Ni9Ti不锈钢焊条对高锰钢铸件施焊，可以获得无碳化物析出、不发生奥氏体晶粒外延生长导致产生粗大柱状晶粒的焊缝，力学性能良好，强度、塑性和韧性与普通高锰钢没有差别。镍是我国的短缺资源，价格高，在高锰钢中应谨慎使用。分析仪可快速检测出高锰钢、不锈钢等材料中的Ni含量，可精确到0.0001%镍在高锰钢中的作用锰碳含量比是指高锰钢中锰元素的质量分数与碳含量的质量分数的比值。锰碳含量比在一些国家的标准中做了规定，如英国标准（BS1457）规定高锰钢的锰碳含量比应大于10，前苏联国家标准（ΓOCT8294）中，有些牌号规定锰碳含量比≥8，我国一些部颁标准曾规定锰碳含量比≥9，个别要求锰碳含量≥10.通常锰碳含量比控制在9-11.但是，我国国家标准（GB/T5680-2010）、美国的ASTMA128和ISO13521中，都对锰碳含量比未作规定。提出锰碳含量比概念对指导高锰钢生产具有一定意义，但要求所有高锰钢铸件的锰碳含量比都符合某一要求也不妥当，目前的发展趋势是对高锰钢的锰碳含量比不作硬性规定。在高锰钢生产实际中，合理选择锰、碳含量非常重要的，其中首先要确定碳含量，对于厚重的、承受高冲击载荷的、添加铬、钼等碳化物形成元素的高锰钢铸件，应选择较低的碳含量，如W(C)=0.9％-1.1％；小而薄、冲击载荷小、要求抗磨能力强的高锰钢铸件，宜选用较高碳含量，如W(C)=1.2％-1.4％。碳含量确定后，再确定锰含量，此时可参考已有的锰碳含量比范围确定锰含量。通常碳含量偏于规格下限时，可选用较高锰碳含量比，反之则选用较低锰碳含量比。