【鼎钢课堂】锰在钢铁中的作用

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锰(Mn) 锰是作为脱氧除硫的元素加入钢中的，是钢中的有益元素。 锰具有很强的脱氧去硫能力，它可以和硫结合形成MnS，从而在相当大程度上消除硫的有害影响，显著改善钢材的热加工性能。

同时，锰对碳素钢的力学性能有良好影响，它能提高钢材的硬度、强度和耐磨性。锰含量小于0.8%，能在保持（或只略降）原有的塑性及冲击韧性的条件下，大幅度提高碳素钢的屈服极限及强度极限。

锰对钢的焊接性能也有影响。在含锰量很低时，锰主要起消除热脆性的作用，此时锰对焊接性能的影响，特别是在硫含量略高时，是有益的；但在含锰量远远超过消除热脆性所必需的含量时，多余的锰会显著增加奥氏体的过冷能力，这时锰主要起增加冷裂纹形成的作用，会使得钢的焊接性能变差。

下面从四个方面为大家介绍Mn元素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。

加了锰的钢铁材料和普通碳钢的主要区别在于：锰溶入金属材料基体，起固溶强化的作用；形成碳化物，起弥散强化的作用； 提高钢的淬透性，增加钢的耐回火性， 产生二次硬化，避免第二类回火脆性。性能上来说，锰钢的机械加工性能和耐磨耐蚀性能及其他一些材料性能都要比碳钢强的太多。