פלדת מנגן גבוהה-, הידועה גם בשם פלדת סגסוגת מנגן, מתייחסת לפלדת סגסוגת עם תכולת מנגן של 10% או יותר. לאחר מתאיםטיפול בחום, פלדת מנגן גבוהה- הופכת לחומר- בעל חוזק- גבוה ועמיד בפני שחיקה.
מאפיינים של פלדת מנגן גבוהה-
המאפיין החשוב ביותר של פלדת מנגן גבוהה- הוא שבתנאי פגיעה ואקסטרוזיה חזקים, שכבת פני השטח עוברת התקשות במהירות, מה שמאפשר לה לשמור על הקשיחות והפלסטיות הטובות של החומר האוסטניטי בליבה, בעוד שלשכבה המוקשה יש עמידות בפני שחיקה מעולה. עם זאת, עמידות הבלאי של פלדת מנגן גבוהה- מדגימה רק את עליונותה בתנאים מספיקים להתקשות העבודה; בתנאים אחרים, הוא די גרוע.
הוספת 2.5-3.5% מנגן לפלדה גורמת לפלדת מנגן נמוכה-, שהיא מאוד שבירה. עם זאת, הוספת יותר מ-13% מנגן כדי ליצור פלדת מנגן גבוהה- הופכת אותו לקשה וקשיח כאחד. יתר על כן, פלדת מנגן גבוהה- אינה מגנטית ולא תימשך על ידי מגנטים.
פלדת מנגן גבוהה-עמידה לבלאי Mn17 אופיינית מבוססת על פלדת Mn13 עם תכולת מנגן מוגברת. זה משפר את יציבות האוסטניט, מונע משקעי קרביד, ובכך משפר את חוזק הפלדה, הפלסטיות, יכולת ההתקשות בעבודה ועמידותה בפני שחיקה.
תהליכי יצירת מתכת במנגן- גבוהים
בעיקר משתמשים ביציקות פלדת מנגן גבוהה-יציקת חול, טכנולוגיה שאומצה בהרחבה בשל בגרותה ויעילות הייצור הגבוהה שלה. עם זאת, נעשה שימוש גם בשיטות יציקה מיוחדות. יציקה מיוחדת מתייחסת לשיטות יציקה השונות באופן משמעותי מיציקת חול מבחינת חומרי התבנית, שיטות היצירה של-התבנית, שיטות המילוי של מתכת מותכת ותנאי ההתמצקות בתוך התבנית. ליהוק מיוחד כולל:יציקת השקעה, יציקת תבניות מתכת, יציקה בלחץ, יציקה בלחץ-נמוך, יציקה בלחץ הפוך, יציקת לחיצה, יציקה צנטריפוגלית, יציקת קצף אבודה, יציקת תבניות גבס, יציקה מדויקת קרמית, יציקה רציפה, יציקה בוואקום, יציקה אלקטרומגנטית, יציקה אלקטרומגנטית.
בשל התכווצות ההתמצקות הגדולה ופיזור החום הגרוע של פלדת מנגן גבוהה-, קצב הצטמקות היציקה נקבע בדרך כלל על 2.5%-2.7% בתכנון התהליך, כאשר הגבול העליון חל על יציקות גדולות יותר. קריסה טובה בין חול לליבה חיונית.
פלדת מנגן גבוהה- היא פלדה טיפוסית עמידה- בפני שחיקה. המיקרו-מבנה היצוק שלו הוא אוסטניט עם קרבידים. פלדת מנגן אוסטניטית היא החומר העיקרי ליציקת פלדות עמידות- ועמידות לבלאי-. עם זאת, פלדות מסגסוגת- נמוכה, בתנאים מסוימים ועם טיפול חום מתאים, יכולות להיות גם יעילות מאוד. לאחר כיבוי מים בסביבות 1000 מעלות, המיקרו-מבנה של יציקות פלדת מנגן- גבוהות הופך לאוסטניט או אוסטניט בודד עם כמות קטנה של קרבידים, ובכך משפר את הקשיחות של היציקה.
עיבוד שבבי של יציקות פלדת מנגן גבוהות-
עקב התקשות העבודה,עיבוד מכנייש להימנע ככל האפשר של יציקות פלדת מנגן גבוהות-. יש לצקת חורים וחריצים ביציקה עד כמה שניתן. עם זאת, עיבוד של פלדת מנגן גבוהה- אינו בלתי אפשרי לחלוטין. עבור פעולות עיבוד שניתן להשלים במעבר אחד, ניתן לבצע חבישה של כלים. עבור עיבוד בלתי נמנע, יש להגדיל את קצבת העיבוד במהלך תכנון תהליך היציקה כדי להבטיח שקצב ההזנה ימנע מהעבודה-השכבה המוקשה.
יישומים של פלדת מנגן גבוהה
בשל המאפיינים שהוזכרו לעיל, יציקות פלדה גבוהות מנגן משמשות בעיקר בציוד מכנישצריך לעמוד בתנאי עבודה קשים כמו פגיעה, אקסטרוזיה ושחיקת חומר. דוגמאות כוללות: לוחות תחתית מנוע, מיסבים כדוריים, דליים של דחפור וחופר, פסי רכבת, גשרים, ספינות טחנת כדורים, פטישי מגרסת פטישים, לוחות לסת מגרסה לסתות, קירות לסת מגרסה קונוסים, שיניים וקירות של דלי מחפר, פסי רכבת, טרקטורים, לוחות פלדה בטיחותיים, לוחות פלדה בטיחותיים, צלחות פלדה בטיחות לכדורים,{} יציקות עמידות בפני פגיעות- ובלאי-.
יציקות סגסוגת מנגן גבוהה אופיינית
| דרגות שוות של פלדת יציקת פחמן ופלדה יצוקה מסגסוגת | |||||||||
| לֹא. | סִין | אַרצוֹת הַבְּרִית | גֶרמָנִיָה | רוּסִיָה | צָרְפַת | בְּרִיטַנִיָה | יַפָּן | ||
| (GB) | ASTM | UNS | רַעַשׁ | W-Nr. | (TOCT) | (NF) | (BS) | (JIS) | |
| 1 | ZG40Mn | - | - | GS-40Mn5 | 1.1168 | - | - | AW3 | SCMn3 |
| 2 | ZG40Cr | - | - | - | - | 40XЛ | - | - | - |
| 3 | ZG20SiMn | LCC | J02505 | GS-20Mn5 | 1.112 | 20TCЛ | FB-M | - | SCW480 |
| 4 | ZG35SiMn | - | - | GS-37MnSi5 | 1.5122 | 35CTЛ | - | - | SCSiMn2 |
| 5 | ZG35CrMo | - | J13048 | GS-34CrMo4 | 1.722 | 35XMЛ | - | - | SCCrM3 |
| 6 | ZG35CrMnSi | - | - | - | - | 35XTCЛ | - | - | SCMnCr3 |
| 7 | - | - | - | GS-30Mn5 | 1.1165 | 30TЛ | - | - | SCMn2 |
| 8 | - | - | - | GS-36Mn5 | 1.1167 | 35TЛ | - | - | SCMn3 |
| 9 | - | LC1 | J12522 | GS-22Mo4 | 1.5419 | - | FC1-M | 240 | SCPH11 |
| B1 | |||||||||
| 10 | - | WC11 | J11872 | GS-17CrMo55 | 1.7357 | - | - | - | SCPH21 |
| 11 | - | WC9 | J21890 | GS-12CrMo9 10 | 1.738 | - | - | 622 | SCPH32-CF |
| B3 | |||||||||
| 12 | - | C5,CP5 | J42045 | GS-12CrMo19 5 | 1.7363 | - | - | 625,B5 | SCPH61 |
| 13 | - | 9 | J21610 | GS-17CrMoV5 11 | 1.7706 | - | - | - | SCPH23 |
| 14 | - | B2N | J22501 | GS-24Ni8 | 1.5633 | - | FC2-M | - | SCPL21 |
| B2Q | J22500 | ||||||||
| 15 | - | B3N | J31500 | GS-10Ni14 | 1.5638 | - | FC3-M | BL2 | SCPL31 |
| CLA10 | |||||||||
| 16 | - | B4N | J41501 | GS-10Ni19 | 1.5681 | - | - | - | - |
| B4Q | |||||||||
| 17 | ZGMn13-1 | B-4 | J91149 | G-×120Mn13 | 1.3802 | T13Л | - | BW10 | - |
| 18 | ZGMn13-2 | B-3 | J91139 | G-×120Mn12 | 1.3401 | ||||
| 19 | - | B-2 | J91129 | - | - | ||||
| 20 | - | A | J91109 | - | - | ||||
| 21 | ZGMn13-3 | B-1 | J91119 | - | - | 100T13Л | - | - | SCMnH1 |
| 22 | ZGMn13-4 | SCMnH2 | |||||||
| 23 | - | SCMnH3 | |||||||
| 24 | 15 מיליון | - | - | 14Mn4 | - | 15Г | XC12 | 080A17 | SB46 |
| 25 | 20 מיליון | - | - | - | - | 20Г | XC18 | 080A20 | - |
| 26 | 30 מיליון | - | - | - | - | 30Г | XC32 | 080A32 | S30C |
| 27 | 40 מיליון | - | - | 40Mn4 | - | 40Г | 40M5 | 080A40 | S40C |
| 28 | 45 מיליון | - | - | - | - | 45Г | 080A47 | S45C | |
| 29 | 50 מיליון | - | - | - | - | 50Г | XC48 | 030A52 | S53C |
| 30 | - | - | - | - | - | - | 080M50 | - | |
| 31 | 20Mn2 | - | - | 20Mn5 | - | 20Г2 | - | 150M19 | SMn420 |
| 32 | 30Mn2 | - | - | 30Mn5 | - | 30Г2 | 32M5 | 150M28 | SMn433H |
| 33 | 35Mn2 | - | - | 36Mn5 | - | 35Г2 | 35M5 | 150M36 | SMn438(H) |
| 34 | 40Mn2 | - | - | - | 40Г2 | 40M5 | - | SMn443 | |
| 35 | 45Mn2 | - | - | 46Mn7 | - | 45Г2 | - | - | SMn443 |
| 36 | 50Mn2 | - | - | - | 50Г2 | 55M5 | - | - | |
| 37 | 20MnV | - | - | 20MnV6 | - | - | - | - | - |
| 38 | 35SiMn | - | - | 37MnSi5 | - | 35CГ | - | En46 | - |
| 39 | 42SiMn | - | - | 46MnSi4 | - | 35CГ | - | En46 | - |
| 40 | 40B | - | - | - | - | - | - | - | |
| 41 | 45B | - | - | - | - | - | - | - | |
| 42 | 40MnB | - | - | - | - | - | - | - | |
| 43 | 45MnB | - | - | - | - | - | - | - | |
| 44 | 15 קרונות | - | - | 15Cr3 | - | 15X | 12C3 | 523M15 | SCr415(H) |
| 45 | 20 קרונות | - | - | 20Cr4 | - | 20X | 18C3 | 527A19 | SCr420H |
| 46 | 30 קרונות | - | - | 28Cr4 | - | 30X | 530A30 | SCr430 | |
| 47 | 35 קרונות | - | - | 34Cr4 | - | 35X | 32C4 | 530A36 | SCr430(H) |
| 48 | 40 קרונות | - | - | 41Cr4 | - | 40X | 42C4 | 520M40 | SCr440 |
| 49 | 45 קרונות | - | - | - | 45X | 45C4 | 534A99 | SCr445 | |
| 50 | 38CrSi | - | - | - | 38XC | - | - | ||
| 51 | 12CrMo | - | - | 13CrMo44 | - | 12XM | 12CD4 | 620C | - |
| 52 | 15CrMo | - | - | 16CrMo44 | - | 15XM | 12CD4 | 1653 | STC42 |
| 53 | - | - | - | - | - | - | - | STT42 | |
| 54 | - | - | - | - | - | - | - | STB42 | |
| 55 | 20CrMo | - | - | 20CrMo44 | - | 20XM | 18CD4 | CDS12 | SCT42 |
| 56 | - | - | - | - | - | - | CDS110 | STT42 | |
| 57 | - | - | - | - | - | - | - | STB42 | |
| 58 | 25CrMo | - | - | 25CrMo4 | - | - | 25CD4 | En20A | |
| 59 | 30CrMo | - | - | - | 30XM | 30CD4 | 1717COS110 | SCM420 | |
| 60 | 42CrMo | - | - | 42CrMo4 | - | 42CD4 | 708A42 | - | |
| 61 | - | - | - | - | 708M40 | - | |||
| 62 | 35CrMo | - | - | 34CrMo4 | - | 35XM | 35CD4 | 708A37 | SCM3 |
| 63 | 12CrMoV | - | - | - | 12XMΦ | - | - | - | |
| 64 | 12Cr1MoV | - | - | 13CrMoV42 | - | 12X1MΦ | - | - | - |
| 65 | 25Cr2Mo1VA | - | - | - | 25X2M1ΦA | - | - | - | |
| 66 | 20CrV | - | - | 22CrV4 | - | 20XΦ | - | - | - |
| 67 | 40CrV | - | - | 42CrV6 | - | 40XΦA | - | - | - |
| 68 | 50CrVA | - | - | 50CrV4 | - | 50XΦA | 50CV4 | 735A30 | SUP10 |
| 69 | 15CrMn | - | - | - | 15XГ,18XГ | - | - | - | |
| 70 | 20CrMn | - | - | - | 20XГCA | - | 527A60 | SUP9 | |
| 71 | 30CrMnSiA | - | - | - | 30XГCA | - | - | - | |
| 72 | 40CrNi | - | - | 40NiCr6 | - | 40XH | - | 640M40 | SNC236 |
| 73 | 20CrNi3A | - | - | 20NiCr14 | - | 20XH3A | 20NC11 | - | - |
| 74 | 30CrNi3A | - | - | 28NiCr10 | - | 30XH3A | - | 653M31 | SNC631H |
| 75 | - | - | - | - | - | - | - | SNC631 | |
| 76 | 20MnMoB | - | - | - | - | - | - | - | |
| 77 | 38CrMoAlA | - | - | 41CrAlMo07 | - | 38XMIOA | 40CAD6.12 | 905M39 | SACM645 |
| 78 | 40CrNiMoA | - | - | 40NiCrMo22 | - | 40XHMA | - | 871M40 | SNCM439 |
| 79 | 60 | - | - | C60 | - | 60 | XC55 | 080A62 | S58C |
| 80 | 85 | - | - | - | 85 | - | 080A86 | SUP3 | |
| 81 | - | - | - | - | - | - | - | - | |
| 82 | 65 מיליון | - | - | - | 65Г | - | - | - | |
| 83 | 55Si2Mn | - | - | 55Si7 | - | 55C2Г | 55S6 | 250A53 | SUP6 |
| 84 | 60Si2MnA | - | - | 65Si7 | - | 60C2ГA | 61S7 | 250A61 | SUP7 |
| 85 | - | - | - | - | - | - | - | - | |
| 86 | 50CrVA | - | - | 50CrV4 | - | 50XΦA | 50CV4 | 735A50 | SUP10 |
| 87 | GCr9 | - | - | 105Cr4 | - | ШX9 | 100C5 | - | SUJ1 |
| 88 | - | - | - | - | - | - | - | - | |
| 89 | GCr9SiMn | - | - | - | - | - | - | SUJ3 | |
| 90 | GCr15 | - | - | 100Cr6 | - | ШX15 | 100C6 | 534A99 | SUJ2 |
| 91 | - | - | - | - | - | - | - | - | |
| 92 | GCr15SiMn | - | - | 100CrMn6 | - | ШX15CГ | - | - | - |
| 93 | Y12 | - | - | - | - | A12 | - | - | SUM12 |
| 94 | Y15 | - | - | 10S20 | - | - | - | 220M07 | SUM22 |
| 95 | Y20 | - | - | 22S20 | - | A20 | 20F2 | - | SUM32 |
| 96 | Y30 | - | - | 35S20 | - | A30 | - | - | SUM42 |
| 97 | Y40Mn | - | - | 40S20 | - | A40Г | 45MF2 | 225M36 | - |
| 98 | ZGMn13 | - | - | X120Mn12 | - | 116Г13Ю | Z120M12 | - | SCMnH11 |