ZG50MnMo 低合金铸钢全面技术资料

一、牌号定位与标准归属

ZG50MnMo 是中国 JB/T 6402《大型低合金钢铸件》体系中的低合金铸钢牌号，"ZG"代表铸钢，"50"表示平均碳含量约 0.50%，"MnMo"表示以锰、钼为主要合金元素。它属于 Mn-Mo 系低合金铸钢家族，常与 ZG20MnMo、ZG35SiMnMo 等配套使用，定位是中等强度、高耐磨、可焊接的铸件材料，用于制造承受摩擦和冲击的零件。

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重要澄清：ZG50MnMo 本质为铸钢牌号，用户提到的"线材、锻件、板材、圆钢"在市场上虽可订货，但主流供应形式是铸造毛坯及铸后加工件；所谓轧制线材、圆钢等多为商贸口径的替代供应链说法，并非该牌号的标准供货形态。

二、化学成分分析（wt%）

元素

C

Si

Mn

P

S

Mo

下限

0.47

0.17

0.90

0.15

上限

0.55

0.37

1.10

≤0.040

≤0.030

0.30

注：数据来源于常用阀门/铸钢材料成分表；合金铸钢中 P、S 含量应 <0.040%。

各元素作用：

  • 碳（0.47~0.55%）：提供基础强度与硬度，是高耐磨性的根本来源
  • 锰（0.90~1.10%）：显著提高淬透性，细化珠光体组织，提高硬度和耐磨性，降低韧脆转变温度；同时降低锰钢回火脆性
  • 钼（0.15~0.30%）：细化晶粒、抑制锰钢回火脆性、提升回火稳定性与高温强度
  • 硅（0.17~0.37%）：脱氧剂，轻度固溶强化
  • 磷、硫（≤0.040%、≤0.030%）：严格控制的杂质元素，确保铸件韧性

三、热处理工艺

ZG50MnMo 铸件以调质处理（淬火 + 高温回火）为基准工艺，也可根据工况选择正火、退火或表面淬火：

  • 退火：加热至 840~860℃ 保温后缓冷，消除铸造应力、改善切削加工性，硬度降至 ≤229 HB
  • 正火：850~870℃ 空冷，细化晶粒
  • 淬火：文献中针对 ZG50MnMo 车轮踏面提出850℃ 油冷
    方案，可获得马氏体组织
  • 高温回火（调质）：350~600℃ 回火；350℃ 回火硬度可达 HB 340~400，且淬透层深度不小于 20mm
  • 表面淬火：车轮踏面、轴承轨道面等关键耐磨部位可进行表面淬火，轨道面淬火硬度可达 HRC 50~56
  • 去应力退火：铸件清理后、粗加工前后进行，消除残余应力

焊接性较好：ZG50MnMo 为珠光体组织，焊接性较好，焊后一般不需热处理，但厚度 >15mm 的零件焊前需预热到 100~150℃。

四、机械性能（调质态典型值）

  • 屈服强度 σs：≥350 MPa
  • 抗拉强度 σb：≥700 MPa
  • 断后伸长率 δ：≥10%
  • 断面收缩率 ψ：≥19%
  • 冲击功 Aku：≥25 J/cm²
  • 硬度：调质态 ≤229 HBW；表面淬火区可达 HRC 50~56；车轮踏面调质+表面淬火后 HB 340~400
  • 冷应变塑性：高，可在冷状态下拉丝
  • 可切削性：高温正火或调质状态下良好，退火后较差

五、物理性能

ZG50MnMo 作为低合金铸钢，具备以下典型物理特性（工程参考值）：

  • 密度：约 7.85 g/cm³
  • 组织：调质态为回火索氏体 + 贝氏体混合组织，珠光体基体
  • 淬透性：在油中临界淬透直径 4~22mm，在水中临界淬透直径 11~40mm
  • 焊接性：较好，厚件需 100~150℃ 预热
  • 弹性模量：约 210 GPa
  • 泊松比：约 0.28

精确的线膨胀系数、热导率等精细物理参数在标准文本中未单列，工程上可参照相近成分的低合金铸钢估算，精确设计请以铸件厂家质保书为准。

六、供应形式

ZG50MnMo 以铸件为主，并可按用户需求拓展至其他半成品形式：

  • 铸件/精铸件：砂型铸造、精密铸造、离心铸造等工艺生产的成品铸件，单件重量从几十公斤到数吨级（如 1.7 吨破碎机铸件）
  • 圆钢/棒材：可提供毛圆（Φ14~350mm）、光圆（Φ1~60mm）、精圆（Φ6~39mm）等形态
  • 板材：热轧厚板（4.0mm 以上）、冷轧板（0.2~5mm）、冷轧钢带（0.2~3.0mm）
  • 线材/盘条：Φ2~12mm 盘条、拉丝
  • 锻件：可按图纸定制自由锻件
  • 交货状态：铸态、退火态、正火态、调质态可选，需在合同中明确

七、应用领域

ZG50MnMo 凭借"中等强度 + 高耐磨 + 可焊接"的综合性能，定位于承受摩擦和冲击的铸件：

  • 车轮类：起重机和矿山机械轮子、列车车轮、工业车辆车轮（踏面硬度 HB 340~400）
  • 齿轮类：高强度铸造齿轮、齿轮轮缘、齿圈
  • 矿山机械：破碎机耐磨铸件、挖掘机配件、研磨设备衬板
  • 轴承部件：浓密池中心柱推力轴承支撑器（轨道面淬火硬度 HRC 50~56，设计寿命约 50 年）
  • 模具制造：材料厚度 >3mm 的冲裁模具复杂形状凸模、凹模、镶块；拉深模、弯曲模、冷挤压模（凸模硬度建议 58~62 HRC，凹模 60~64 HRC）
  • 通用耐磨件：承受摩擦的各类机械零件

八、材料优势

  1. 优异的淬透性：油淬临界直径 4~22mm、水淬 11~40mm，配合钼元素使铸件截面性能均匀
  2. 强度与耐磨性兼备：σb≥700 MPa 的较高强度基础上，表面淬火后硬度可达 HRC 50~56，耐磨性突出
  3. 焊接性较好：珠光体基体使焊接裂纹敏感性低，厚件只需 100~150℃ 预热，焊后一般不需热处理
  4. 冷加工适应性广：冷应变塑性高，可在冷状态下拉丝；正火或调质态切削加工性良好
  5. 无回火脆性：钼元素有效抑制锰钢固有的回火脆性倾向
  6. 成本经济：不含 Cr、Ni、V 等贵合金元素，成本仅为合金铸钢的 1/2~1/3
  7. 铸造性能优良：流动性好，适合制造大型复杂铸件（如单重 1.7 吨破碎机铸件）
  8. 可表面强化：踏面、轨道面等关键部位经表面淬火后硬度可达 HRC 50~56，使用寿命大幅提升

局限性

  • 韧性中等：δ≥10%、Aku≥25 J/cm²，低于 Ni-Cr-Mo 系高强铸钢，不适合承受剧烈冲击载荷
  • 渗碳晶粒长大倾向：渗碳时仍有晶粒长大倾向，降温直接淬火对冲击韧性影响较大，需二次淬火
  • 退火态切削性较差：退火后切削加工性不佳，建议正火或调质态加工

⚠️选材提示：ZG50MnMo 最适合"中等受力 + 高耐磨 + 需焊接/铸造复杂形状"的工况，典型如矿山车轮、齿轮、破碎机铸件、模具坯料；若零件需承受高冲击或要求更高韧性，建议改选 ZG35CrMo（链轮、电铲支承轮、齿圈）或 ZG20MnMo（压力容器、低温工况）。采购时请核对 JB/T 6402 或企业技术标准，以铸件厂家质保书实测成分为准；对于车轮、轴承支撑器等关键耐磨件，务必明确表面淬火硬度与淬透层深度要求。