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    鑄鋼的鑄造工藝特點和鑄鋼件的熱處理


    對于強度、塑性和韌性要求更高的機器零件,需要采用鑄鋼件。鑄鋼件的產量僅次于鑄鐵,約占鑄件總產量的15%。
      一、按照化學成分鑄鋼可分為碳素鑄鋼和合金鑄鋼兩大類。其中以碳素鑄鋼應用最廣,占鑄鋼總產量的80%以上。
      1、碳素鑄鋼
      一般的,低碳鋼ZG15的熔點較高、鑄造性能差,僅用于制造電機零件或滲碳零件;中碳鋼ZG25~ZG45,具有高于各類鑄鐵的綜合性能,即強度高、有優良的塑性和韌性,因此適于制造形狀復雜、強度和韌性要求高的零件,如火車車輪、鍛錘機架和砧座、軋輥和高壓閥門等,是碳素鑄鋼中應用最多的一類;高碳鋼ZG55的熔點低,其鑄造性能較中碳鋼的好,但其塑性和韌性較差,僅用于制造少數的耐磨件。
      2、合金鑄鋼
      根據合金元素總量的多少,合金鑄鋼可分為兩低合金鋼和高合金鋼大類。
      1)低合金鑄鋼,我國主要應用錳系、錳硅系及鉻系等。如ZG40Mn、ZG30MnSi1、ZG30Cr1MnSi1等。用來制造齒輪、水壓機工作缸和水輪機轉子等零件,而ZG40Cr1常用來制造高強度齒輪和高強度軸等重要受力零件。
      2)高合金鑄鋼,具有耐磨、耐熱或耐腐蝕等特殊性能。如高錳鋼ZGMn13,是一種抗磨鋼,主要用于制造在干磨擦工作條件下使用的零件,如挖掘機的抓斗前壁和抓斗齒、拖拉機和坦克的履帶等;鉻鎳不銹鋼ZG1Cr18Ni9和鉻不銹鋼ZG1Cr13和ZGCr28等,對硝酸的耐腐蝕性很高,主要用于制造化工、石油、化纖和食品等設備上的零件。
      二、鑄鋼的鑄造工藝特點
      鑄鋼的機械性能比鑄鐵高,但其鑄造性能卻比鑄鐵差。因為鑄鋼的熔點較高,鋼液易氧化、鋼水的流動性差、收縮大,其體收縮率為10~14%,線收縮為1.8~2.5%。為防止鑄鋼件產生澆不足、冷隔、縮孔和縮松、裂紋及粘砂等缺陷,必須采取比鑄鐵復雜的工藝措施:
      1、由于鋼液的流動性差,為防止鑄鋼件產生冷隔和澆不足,鑄鋼件的壁厚不能小于8mm;澆注系統的結構力求簡單、且截面尺寸比鑄鐵的大;采用干鑄型或熱鑄型;適當提高澆注溫度,一般為1520°~1600℃,因為澆注溫度高,鋼水的過熱度大、保持液態的時間長,流動性可得到改善。但是澆溫過高,會引起晶粒粗大、熱裂、氣孔和粘砂等缺陷。因此一般小型、薄壁及形狀復雜的鑄件,其澆注溫度約為鋼的熔點溫度+150℃;大型、厚壁鑄件的澆注溫度比其熔點高出100℃左右。
      2、由于鑄鋼的收縮大大超過鑄鐵,為防止鑄件出現縮孔、縮松缺陷,在鑄造工藝上大都采用冒口和、冷鐵和補貼等措施,以實現順序凝固。
      此外,為防止鑄鋼件產生縮孔、縮松、氣孔和裂紋缺陷,應使其壁厚均勻、避免尖角和直角結構、在鑄型用型砂中加鋸末、在型芯中加焦炭、以及采用空心型芯和油砂芯等來改善砂型或型芯的退讓性和透氣性。
     。1)鑄鋼的熔點高,相應的其澆注溫度也高。高溫下鋼水與鑄型材料相互作用,極易產生粘砂缺陷。因此,應采用耐火度較高的人造石英砂做鑄型,并在鑄型表面刷由石英粉或鋯砂粉制得的涂料。為減少氣體來源、提高鋼水流動性及鑄型強度,大多鑄鋼件用干型或快干型來鑄造,如采用CO2硬化的水玻璃砂型。
      三、鑄鋼件的熱處理
      鑄鋼件均應在熱處理后使用。因為鑄態下的鑄鋼件內部存在氣孔、裂紋、縮孔和縮松、晶粒粗大、組織不均及殘余內應力等鑄造缺陷,使鑄鋼件的強度、尤其是塑性和韌性大大降低。
      為細化晶粒、均勻組織及消除內應力,鑄鋼件必須進行正火或退火處理。正火處理后的鋼,其機械性能較退火后的高,成本也較低,所以應用較多。但由于正火處理會引起較退火大的內應力,只適用于含碳量小于0.35%的鑄鋼件。因為低碳鑄鋼件的塑性好,冷卻時不易開裂。為減小內應力,鑄鋼件在正火后,還應進行高溫回火。對于含碳量≥0.35%的、結構復雜及易產生裂紋的鑄鋼件,只能進行退火處理。鑄鋼件不宜淬火,否則極易開裂。
      四、鑄鋼的熔煉
      鑄鋼的熔煉一般采用平爐,電弧爐和感應爐等。平爐的特點是容量大、可利用廢鋼作原料、能準確控制鋼的成分并能熔煉優質鋼及低合金鋼,多用于熔煉質量要求高的、大型鑄鋼件用的鋼液。
      三相電弧爐的開爐和停爐操作方便,能保證鋼液的成分和質量、對爐料的要求不甚嚴格、容易升溫,故能煉優質鋼、高級合金鋼和特殊鋼等,是生產成型鑄鋼件的常用設備。
      此外,采用工頻或中頻感應爐,能熔煉各種高級合金鋼和碳含量極低的鋼。感應爐的熔煉速度快、合金元素燒損小、能源消耗少、且鋼液質量高,即雜質含量少、夾雜少,適于小型鑄鋼車間采用。

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    【上一個】 影響奧氏體不銹鋼焊接質量的因素是多方面的 【下一個】 鑄鐵的熱處理工藝提高鑄鐵性能的一種重要途徑

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