在不锈钢材料中,锰元素虽然不像镍、铬等有那么高的重要性,但是锰对不锈钢性能的作用依然不小,并且在某些特定场合应用更是非常有用,下面就从多角度讲下锰元素在不锈钢中的具体作用与利弊。
首先是锰对不锈钢力学性能产生积极作用,锰元素在增加不锈钢强度的同时,也不会影响材料的延展性的,而且因为细化了珠光体,更是会明显增强低碳与中碳珠光体钢强度,还通过提升淬透性来增强了调质处理索氏体钢的力学性能,并且在严格控制热处理工艺、防止过热时的晶粒长大和回火脆性的前提下,锰元素也不会减低不锈钢的韧性。
锰还对不锈钢显微组织和热处理产生积极作用,因为锰是良好的脱氧剂与脱硫剂,在工业用钢中通常都含有一定量的锰;锰能固溶在铁素体与奥氏体不锈钢中,可以扩大奥氏体区;锰还能强烈降低马氏体组织转变温度与相变速度,增强不锈钢的淬透性,增加奥氏体组织含量;锰可以使不锈钢的调质组织更加均匀、细化,防止渗碳层中碳化物的聚集成块,不过这也提高了不锈钢的过热敏感性与回火脆性倾向;此外锰还是弱碳化物的形成元素。
锰对不锈钢材料的物理、化学与工艺性能的作用也很明显。随着锰元素含量的增多,不锈钢的热导率会快速下降,线膨胀系数会上升,导致快速加热或冷却时容易产生较大内应力,使得不锈钢工件的开裂倾向变大;锰还会快速减低不锈钢的电导率,使得电阻率相应增大,电阻温度系数出现降低;锰会使矫顽力增大,饱和磁感、剩余磁感与磁导率都出现下降,所以锰对永磁合金是有利的,对软磁合金则不利;锰含量很高时,不锈钢的抗氧化性能会降低。
而在不锈钢的应用方面,一般易切削不锈钢中均含有适量的锰与磷元素,锰磷夹杂使得切屑容易碎断;在普通低合金钢中也常利用锰元素来强化铁素体组织,从而增强不锈钢的强度,其中的锰含量通常是1%-2%。