錳是很重要的合金化元素和弱碳化物形成元素,因而大部分溶于鐵素體中,過剩的錳生成Mn3C,它與Fe3C互相溶解,形成(Fe、Mn)3C型碳化物。
錳通過多種機制,有效地提高鋼的強度。固溶的錳具有較強的固溶強化效果。在鐵素體中,錳的固溶強化作用僅次于P和Si。錳是擴大鐵的у區(qū)域的合金元素。增加鋼中錳的含量,將降低鋼的相變溫度,使鋼的C曲線大大向右移動,淬火臨界冷卻速度顯著減小,提高淬透性,并能細(xì)化鐵素體晶粒、珠光體團和珠光體片間距,提高鋼的強度。強度的提高是由于珠光體相對量增加、固溶強化及一定程度的細(xì)化晶粒所引起的。此外,錳使Ms點下降,淬火后顯微組織中殘留奧氏體數(shù)量增多,鋼的塑性較高。錳的這些影響,對形狀復(fù)雜和淬火時易變形的工件具有特殊意義。
錳的存在還可以提高含釩鋼中VC和VN在奧氏體中的溶解度,為其在鐵素體中的析出準(zhǔn)備條件。同時錳有利于細(xì)化析出物的尺寸,增加沉淀析出物的體積分?jǐn)?shù),增強V的強化效果。
錳對鋼的韌性具有顯著的影響。增加非調(diào)質(zhì)鋼中錳的含量,將降低鋼的相變溫度,使其珠光體團變得細(xì)小,并減小了珠光體的片間距,還使珠光體中滲碳體片的厚度減薄,因而可有效地改善鋼的韌性。但是,增加鋼中錳的含量,同時將提高珠光體的體積分?jǐn)?shù),降低鋼的韌性。兩種效果相反因素綜合作用的結(jié)果,使之在不同的條件下,錳對鋼的韌性表現(xiàn)出不同的影響。在中碳Mn-V系非調(diào)質(zhì)鋼中,當(dāng)C的含量為0.33%~0.38%時,增加鋼中Mn的含量,其沖擊韌度也隨之提高;當(dāng)C的含量為0.44%~0.56%時,增加鋼中Mn的含量,其沖擊韌度卻隨之下降。
錳在鋼中是防止熱脆性的主要元素,硫化錳大約在出鋼階段形成,所以消除了硫造成的危害。錳作為合金元素在鋼中增大鋼的過熱敏感性,在熱處理過程中容易出現(xiàn)粗大晶粒;錳鋼對回火脆性也很敏感。所以含錳的鋼進(jìn)行滲碳處理后應(yīng)加以適當(dāng)?shù)臒崽幚砑?xì)化晶粒,或者鋼中加入釩、鈦等細(xì)化晶粒的元素抑制錳造成的過熱危害,如20CrMnTi鋼。錳加入量一般控制在2%以下。