Cosa sono i getti di acciaio ad alto contenuto di manganese?
I getti di acciaio ad alto contenuto di manganese, noti anche come getti di acciaio Hadfield, sono componenti di acciaio con un alto contenuto di manganese (maggiore o uguale al 10%) prodotti mediante processi di fusione.
Prima del 1882 non esisteva un materiale in acciaio ideale per applicazioni in condizioni di elevata usura e impatto. Sebbene sia stato scoperto che un contenuto più elevato di manganese nell'acciaio al carbonio può migliorarne la durezza, se il contenuto è superiore al 3%, l'acciaio diventerà estremamente fragile, duro e facile da rompere.
Per ottenere un acciaio con durezza e tenacità, Robert Abbott Hadfield, un metallurgista britannico di 24- anni, ha fatto molti esperimenti con diversi contenuti di carbonio, silicio e manganese, infine ha inventato un materiale magico (contenuto di manganese del 12,76%) che più si usura, più diventa duro, insieme a una buona tenacità. Chiamiamo questo acciaio Hadfield Steel.
Nota: la ghisa ad alto contenuto di cromo è stata fondata nel 1928, quasi 50 anni dopo rispetto all'acciaio ad alto contenuto di manganese.
Vantaggi dei getti di acciaio ad alto contenuto di manganese
I getti di acciaio Hadfield sono la categoria più rappresentativa tra i getti di acciaio ad alto contenuto di manganese. Rispondi al suo alto contenuto di carbonio e alto contenuto di manganese e al trattamento termico di indurimento con acqua, i getti di acciaio ad alto contenuto di manganese presentano evidenti vantaggi di seguito:
- Forte incrudimento del lavoro:In assenza di impatto, la durezza dei getti di acciaio ad alto contenuto di manganese è solo di circa 200 HBW. Mentre dopo l'impatto o l'usura, la durezza superficiale migliorerà rapidamente fino a oltre 500HBW. Nel frattempo, l'area interna mantiene ancora una buona tenacità.
- Resistenza agli urti ultra-elevata:Le strutture austenitiche mono-fase proteggono dalla rottura i getti di acciaio ad alto contenuto di manganese.
- Ottima resistenza agli urti e all'usura
- Non magnetico:Scelta ideale per condizioni di lavoro con interferenza del campo magnetico.
Gradi di acciaio ad alto contenuto di manganese
Acciaio cinese ad alto contenuto di manganese (GB/T 5680):
Composizione chimica:
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Grado① |
Composizione chimica/% |
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C |
Sì |
Mn |
P |
S |
Cr |
Mo |
Ni |
W |
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|
ZG120Mn13 |
1.05-1.35 |
0.3-0.9 |
11-14 |
Inferiore o uguale a 0,06 |
Inferiore o uguale a 0,04 |
||||
|
ZG120Mn13Cr2 |
1.05-1.35 |
0.3-0.9 |
11-14 |
Inferiore o uguale a 0,06 |
Inferiore o uguale a 0,04 |
1.5-2.5 |
|||
|
ZG120Mn13W |
1.05-1.35 |
0.3-0.9 |
11-14 |
Inferiore o uguale a 0,06 |
Inferiore o uguale a 0,04 |
0.9-1.2 |
|||
|
ZG120Mn13CrMo |
1.05-1.35 |
0.3-0.9 |
11-14 |
Inferiore o uguale a 0,04 |
Inferiore o uguale a 0,04 |
0.4-1.2 |
0.4-1.2 |
||
|
ZG120Mn13Ni3 |
1.05-1.35 |
0.3-0.9 |
11-14 |
Inferiore o uguale a 0,04 |
Inferiore o uguale a 0,04 |
3-4 |
|||
|
ZG120Mn18 |
1.05-1.35 |
0.3-0.9 |
16-19 |
Inferiore o uguale a 0,06 |
Inferiore o uguale a 0,04 |
||||
|
Z120GMn18Cr2 |
1.05-1.35 |
0.3-0.9 |
16-19 |
Inferiore o uguale a 0,06 |
Inferiore o uguale a 1.5-2.50.04 |
||||
Proprietà meccaniche:
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Grado |
Proprietà meccaniche |
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|
Resistenza alla trazione/MPa |
Carico di snervamento/MPa |
Allungamento/% |
Energia d'impatto/J |
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ZG120Mn13 |
Maggiore o uguale a 370 |
Maggiore o uguale a 700 |
Maggiore o uguale a 25 |
Maggiore o uguale a 118 |
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ZG120Mn13Cr2 |
Maggiore o uguale a 390 |
Maggiore o uguale a 735 |
Maggiore o uguale a 20 |
Maggiore o uguale a 96 |
|
ZG120Mn13W |
Maggiore o uguale a 370 |
Maggiore o uguale a 700 |
Maggiore o uguale a 25 |
Maggiore o uguale a 118 |
|
ZG120Mn13CrMo |
Maggiore o uguale a 390 |
Maggiore o uguale a 735 |
Maggiore o uguale a 20 |
Maggiore o uguale a 96 |
|
ZG120Mn13Ni3 |
Maggiore o uguale a 370 |
Maggiore o uguale a 700 |
Maggiore o uguale a 25 |
Maggiore o uguale a 118 |
|
ZG120Mn18 |
Maggiore o uguale a 370 |
Maggiore o uguale a 700 |
Maggiore o uguale a 25 |
Maggiore o uguale a 118 |
|
ZG120Mn18Cr2 |
Maggiore o uguale a 390 |
Maggiore o uguale a 735 |
Maggiore o uguale a 20 |
Maggiore o uguale a 96 |
Nota: i gradi di acciaio al manganese ZGMn13-1, ZGMn13-2, ZGMn13-3, ZGMn13-4 e ZGMn13-5 nel vecchio standard GB/T 5680-1998 erano già stati sostituiti dai nuovi gradi di cui sopra.
Acciaio ad alto contenuto di manganese proveniente da altri paesi e aree:
ISO 13521/EN 10349
- GX120MnMo7-1 / 1.3415
- GX110MnMo13-1 / 1.3416
- GX100Mn13/1.3406
- GX120Mn13/1.3802
- GX120MnCr13-2 / 1.3410
- GX120MnNi13-3 / 1.3425
- GX120Mn18/1.3407
- GX90MnMo14/1.3417
- GX120MnCr18-2 / 1.3411
ASTM A128/A128M
- Grado A (UNS J91109)
- Grado B-1 (UNS J91119)
- Grado B-2 (UNS J91129)
- Grado B-3 (UNS J91139)
- Grado B-4 (UNS J91149)
- Grado C (UNS J91309)
- Grado D (UNS J91459)
- Grado E-1 (UNS J91249)
- Grado E-2 (UNS J91340)
Giappone JIS G5131
- SCMnH1
- SCMnH2 (ASTM A128 Grado B-1/B-2)
- SCMNH2X1 / GX100Mn13 (ASTM A128 Grado B-1)
- SCMnH2X2 / GX120Mn13 (ASTM A128 Grado A/B-2/B-3/B-4)
- SCMnH3
- SCMnH4/Gx120Mn17
- SCMnH11 (ASTM A128 Grado C)
- SCMnH11X / GX120MnCr13-2 (ASTM A128 Grado C)
- SCMnH12 / GX120MnCr17-2
- SCMnH21
- SCMnH31 / GX120MnMo7-1 (ASTM A128 Grado F)
- SCMnH32 / GX110MnMo13-1 (ASTM A128 Grado E-1)
- SCMnH33 / GX120MnMo14
- SCMnH41 / GX120MnNi13-3 (ASTM A128 Grado D)
Applicazioni industriali di getti di acciaio ad alto contenuto di manganese
I getti di acciaio ad alto contenuto di manganese sono ampiamente utilizzati nei settori minerario ed estrattivo, dei macchinari di ingegneria, metallurgico, edile, portuale e di movimentazione dei materiali.
- Frantoi/frantumatori:Piastre ganasce, rivestimenti, teste martello, pareti di frantumazione, rivestimenti concavi
- Mulini:Rivestimenti per mulini a sfere, rivestimenti per mulini a barre
- Vagli vibranti:Piatti crivellanti e barre crivellanti
- Trasportatore: Rivestimenti del trasportatore, raschiatori, rulli, tenditori e imbuti
- Escavatori:Denti della benna dell'escavatore, piastre antiusura, pattini
- Caricatori:Denti della benna del caricatore, rivestimenti resistenti all'usura
- Bulldozer:Lame del bulldozer, lama tagliente del bulldozer
- Forni per la produzione dell'acciaio:Bocche di forni (naso), tappi di forni, tappi di scorie
- Mestoli:Fodere per siviere, ugelli per siviere
- Macchine per colata continua (CCM):Cristallizzatore, piastre guida, pinch roll
- Macchine per la sinterizzazione:Fodere per carrelli, griglie
- Mulini per cemento:Maniche a rullo, fodere
- Frantoi per cemento:Martelli per frantoi per cemento, rivestimenti
- Macchine per la produzione della sabbia:Liner e blocchi di impatto
- Attrezzatura per la macinazione di materie prime ceramiche:Liner
- Scaricatori di navi portuali:Tramogge e rivestimenti
- Frantoi per carbone:Squali martello, transatlantici
- Separatori magnetici:Liner
Tenacizzazione in acqua di getti di acciaio ad alto contenuto di manganese
I getti di acciaio ad alto contenuto di manganese devono essere trattati termicamente per migliorare le loro prestazioni prima dell'uso.
Il trattamento di tenacizzazione con acqua è un trattamento essenziale per i getti di acciaio ad alto contenuto di manganese. La sua procedura principale consiste nel riscaldare getti di acciaio ad alta resistenza a 1050-1100 gradi e mantenerli per 2-4 ore, quindi eseguire una rapida tempra in acqua per ottenere una struttura di austenite supersatura monofase, che è la base di un elevato incrudimento e tenacità.

Perché si formano crepe sui getti di acciaio ad alto contenuto di manganese? Come prevenire le crepe?
Di seguito è riportato l'elenco di tutti i motivi che possono causare cricche su getti di acciaio ad alto contenuto di manganese, mentre i motivi più probabili sono dovuti a un trattamento termico inadeguato.
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Categoria causa |
Cause |
Misure di prevenzione |
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Progettazione strutturale |
Grande variazione dello spessore della parete |
Controllare la differenza di spessore inferiore a 3 mm, aggiungere raccordi sufficientemente grandi (R interno maggiore o uguale a 5 mm, R esterno maggiore o uguale a 3 mm) |
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Colata |
Temperatura di colata eccessivamente alta o bassa |
Controlla con precisione la temperatura di fusione con l'intervallo corretto |
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Velocità di versamento errata |
Regola la velocità di versamento |
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Progettazione inesperta di cancelli e alzate in fusione |
Ottimizza la progettazione dello stampo, utilizzando montanti laterali anziché superiori |
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Funzionamento errato del taglio del cancello e dell'alzata |
Utilizzando un montante a taglio facile; utilizzando il taglio con sega invece del taglio con fiamma |
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Trattamento termico |
Rapido cambiamento di temperatura, grande differenza di temperatura tra getti e forno |
Preriscaldare 1-1,5 ore sotto i 650 gradi, quindi aumentare la temperatura. Riscaldamento più lento: inferiore o uguale a 30-40 gradi /h quando la temperatura è inferiore o uguale a 650 gradi; Inferiore o uguale a 50-60 gradi/h quando la temperatura >650 gradi Immergere rapidamente i getti in acqua |

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Riferimenti:
GB/T 5680-2023 "Getti di acciaio austenitico al manganese"
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