Kohlenstoffarmes Ferromangan: Eigenschaften, Qualitäten und Verwendungen

Ferromangan mit niedrigem Kohlenstoffgehalt ist eine Mangan-Ferrolegierung, die einen hohen Mangangehalt mit einem bewusst begrenzten Kohlenstoffgehalt verbindet. Diese Kombination unterscheidet es von den Qualitäten mit mittlerem und hohem Kohlenstoffgehalt: Es kann einer Schmelze zugesetzt werden, um Mangan zu erhöhen, ohne dass der Kohlenstoff über die Spezifikationsgrenze hinausgeht. Daher wird es normalerweise zur Endeinstellung und nicht in der Anfangsbeschickung verwendet.

Die folgenden Abschnitte fassen die in der Produktliteratur beschriebenen Eigenschaften zusammen, geben die angegebenen Sorten- und chemischen Zusammensetzungsbereiche wieder und erläutern, wie sich die Gruppe mit niedrigem Kohlenstoffgehalt von der Gruppe mit mittlerem und hohem Kohlenstoffgehalt unterscheidet.

Hauptmerkmale von kohlenstoffarmem Ferromangan

Niedriger Kohlenstoffgehalt:Der Kohlenstoffgehalt wird auf einem niedrigen Niveau gehalten, was der Legierung gute Bearbeitbarkeit und Schweißeigenschaften verleiht, wenn sie als Legierungszusatz verwendet wird.

Hoher Mangangehalt:Mangan liegt in der gesamten Ferromangan-Familie typischerweise im Bereich von 65 % bis 90 %, so dass eine relativ kleine Zugabe den Mangan schnell erhöht, ohne der Ladung viel Gewicht hinzuzufügen.

Hohe Festigkeit:Das Material verfügt über eine hohe Festigkeit sowie ein gutes Druck- und Zugverhalten und wird zur Herstellung hochfester Strukturteile verwendet.

Gute Wärmebehandelbarkeit:Durch die Wärmebehandlung können unterschiedliche Mikrostrukturen und Eigenschaftskombinationen erzeugt werden, sodass dieselbe Grundlegierung unterschiedliche technische Anforderungen erfüllen kann.

Desoxidierende und legierende Wirkung:Als Manganträger wirkt es auch als Desoxidationsmittel und Legierungsmittel, indem es sich mit Sauerstoff und Verunreinigungen verbindet, sodass diese aus dem Schmelzbad entfernt werden können.

Angegebene Sorten und chemische Zusammensetzung

Die folgende Tabelle folgt dem mit dem Quellartikel veröffentlichten Kompositionsblatt. Angaben sind Massenprozente; Mn ist ein Minimum, C, P und S sind Maxima und Si wird als Bereich angegeben. Hier wird die Gruppe mit niedrigem Kohlenstoffgehalt gezeigt, und die Gruppen mit mittlerem und hohem Kohlenstoffgehalt werden im nächsten Abschnitt verglichen.

Gruppe	Bezeichnung	Mio. (Min.)	C (maximal)	Si	P	S (maximal)
Kohlenstoffarm	FeMn85C0,2	85	0.2	0.8-2.0	0.1-0.3	0.02
	FeMn80C0,5	80	0.5	0.8-2.0	0.1-0.3	0.02
	FeMn80C0,7	80	0.7	0.8-2.0	0.1-0.3	0.02

Die drei Bezeichnungen in der Tabelle decken die Gruppe mit niedrigem Kohlenstoffgehalt ab: FeMn85C0,2 mit mindestens 85 % Mangan und maximal 0,2 % Kohlenstoff, dann FeMn80C0,5 und FeMn80C0,7 mit mindestens 80 % Mangan und Kohlenstoffobergrenzen von 0,5 % bzw. 0,7 %. Silizium liegt bei allen drei im gleichen Bereich von 0,8–2,0 %, Phosphor liegt zwischen 0,1 % und 0,3 % und Schwefel ist auf 0,02 % begrenzt.

Sorten mit niedrigem Kohlenstoffgehalt im Vergleich zu Qualitäten mit mittlerem und hohem Kohlenstoffgehalt

Kohlenstoff ist die Trennlinie zwischen den drei kommerziellen Gruppen. In der beschreibenden Zusammenfassung der kohlenstoffarmen Familie wird der Kohlenstoffgehalt im Allgemeinen unter 1,5 % angegeben, und das Spezifikationsblatt ist für die oben aufgeführten kohlenstoffarmen Bezeichnungen noch strenger. Bei Sorten mit mittlerem Kohlenstoffgehalt liegt die Obergrenze bei 1,0 %, 1,5 % oder 2,0 %, während Sorten mit hohem Kohlenstoffgehalt 7,0 % bis 8,0 % Kohlenstoff enthalten und mehr Silizium, Phosphor und Schwefel tolerieren.

Gruppe	Bezeichnung	Mio. (Min.)	C (maximal)	Si	P	S (maximal)
Mittlerer Kohlenstoff	FeMn78C1.0	78	1.0	0.8-2.0	0.15-0.35	0.03
	FeMn78C1,5	78	1.5	0.8-2.0	0.15-0.35	0.03
	FeMn75C1,5	75	1.5	0.8-2.0	0.15-0.35	0.03
	FeMn75C2.0	75	2.0	0.8-2.0	0.15-0.35	0.03
Hoher Kohlenstoffgehalt	FeMn78C8.0	78	8.0	1.0-5.0	0.2-0.4	0.03
	FeMn75C7,5	75	7.5	1.0-5.0	0.2-0.4	0.03
	FeMn65C7.0	65	7.0	2.5-4.5	0.25-0.5	0.03
	FeMn60C7.0	60	7.0	2.5-4.5	0.3-0.5	0.05

Aus der Tabelle ergeben sich zwei praktische Konsequenzen. Erstens: Manganrückgewinnung und -kosten: Die Qualitäten mit niedrigem Kohlenstoffgehalt weisen die höchsten Manganminimumwerte auf, liefern also mehr Mangan pro Tonne Zugabe, werden jedoch in geringeren Mengen verwendet, da sie für kohlenstoffkritische Arbeiten reserviert sind. Zweitens Restkontrolle: Die kohlenstoffarme Gruppe hält auch Phosphor und Schwefel in den engsten Grenzen im Blech, was bei Stählen von Bedeutung ist, bei denen Fremdelemente die Zähigkeit oder Korrosionsleistung beeinträchtigen.

Wo kohlenstoffarmes Ferromangan verwendet wird

Kohlenstoff-kritische Stahlherstellung:Mangananpassung in der Endphase von Chargen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt und Ziehqualität, bei denen die Kohlenstoffaufnahme minimal bleiben muss.

Verschleißfeste-Teile:Der hohe Mangangehalt unterstützt eine gute Verschleißfestigkeit, daher wird die Legierung zur Herstellung verschleißfester Bauteile verwendet.

Korrosionsbeständige-Ausrüstung:Der gleiche hohe Mangangehalt kommt vorteilhaft bei korrosionsbeständigen Geräten zum Einsatz, insbesondere dort, wo eine kohlenstoffarme Matrix erforderlich ist.

Hoch-Strukturteile:Die Kombination aus Festigkeit mit gutem Druck- und Zugverhalten eignet sich für Strukturbauteile.

Wärmebehandelte-Komponenten:Da die Legierung auf Wärmebehandlung reagiert, wird sie dort ausgewählt, wo nach dem Gießen oder Umformen eine bestimmte Mikrostruktur entwickelt werden muss.

Häufig gestellte Fragen

F: Welcher Kohlenstoffgehalt definiert kohlenstoffarmes Ferromangan?
In der beschreibenden Zusammenfassung im Quellartikel heißt es, dass der Kohlenstoffgehalt in Ferromangan mit niedrigem Kohlenstoffgehalt normalerweise unter 1,5 % liegt. Das beigefügte Spezifikationsblatt ist für die Gruppe mit niedrigem Kohlenstoffgehalt strenger und gibt Höchstwerte von 0,2 %, 0,5 % und 0,7 % Kohlenstoff für FeMn85C0,2, FeMn80C0,5 und FeMn80C0,7 an.

F: Mit welchem ​​Mangangehalt ist zu rechnen?
Das Spezifikationsblatt listet Mangan-Mindestgehalte von 85 % und 80 % für die kohlenstoffarmen Bezeichnungen auf. Die im selben Blatt aufgeführte größere Ferromangan-Familie reicht von mindestens 60 % bis 85 % Mangan, was mit der allgemeinen Aussage übereinstimmt, dass der Mangangehalt normalerweise zwischen 65 % und 90 % liegt.

F: Wie unterscheidet sich die Gruppe mit niedrigem Kohlenstoffgehalt von den Sorten mit mittlerem Kohlenstoffgehalt?
Bezeichnungen mit mittlerem Kohlenstoffgehalt wie FeMn78C1.0 und FeMn75C2.0 ermöglichen Kohlenstoffobergrenzen von 1,0 % bis 2,0 %, wobei Silizium immer noch bei 0,8–2,0 % liegt, Phosphor jedoch auf 0,15–0,35 % und Schwefel auf 0,03 % gesunken ist. Kohlenstoffarme Qualitäten halten sowohl den Kohlenstoff- als auch den Restgehalt niedriger.

F: Was sind die typischen Grenzwerte für Silizium, Phosphor und Schwefel?
Für die kohlenstoffarmen Sorten gibt das Blatt Silizium mit 0,8–2,0 %, Phosphor mit 0,1–0,3 % und Schwefel mit maximal 0,02 % an. Hohe Kohlenstoffgehalte sind toleranter, mit Silizium bis zu 1,0–5,0 % oder 2,5–4,5 % und Schwefel bis zu 0,05 % auf FeMn60C7,0.

F: Warum ist ein niedriger Kohlenstoffgehalt beim Schweißen und Bearbeiten wichtig?
Kohlenstoff ist das Element, das im fertigen Stahl die Härte am stärksten erhöht und die Duktilität verringert. Wenn der Kohlenstoffgehalt niedrig gehalten wird, bleiben die Bearbeitbarkeit und die Schweißeigenschaften erhalten. Aus diesem Grund wird diese Sorte für kohlenstoffkritische Schmelzen anstelle einer günstigeren Zugabe mit hohem Kohlenstoffgehalt gewählt.

F: Sind andere Zusammensetzungen und Größen verfügbar?
Im Spezifikationsblatt ist angegeben, dass auch andere chemische Zusammensetzungen und Größen lieferbar sind. Eine solche Anforderung muss mit der beabsichtigten Wärmechemie und dem vom Schmelz- oder Gießereibetrieb benötigten Größenbereich abgestimmt werden.