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时间:2020-03-09
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1、铸钢件材料及其熔炼炼1铸造碳钢 我国多年来沿用的是以钢的含碳量作为分级的标准。表1列出铸造碳钢的国家标准中,关于钢的牌号,化学成份和机械性能的要求,牌号中的“ZG"表示铸钢,其后的数字表示钢中碳的重量分数的公称值,以万分之几表示。铸造碳钢依其杂质元素磷和硫含量的高低而分为三级,磷和硫单项质量分数各低于0.04%的特质(Ⅰ级)钢;低于0.05%的优质(Ⅱ级)钢.低于0.06%的为普通(Ⅲ级)钢。表1铸造碳钢的牌号、化学成分及机械性能钢号化学成分机械性能Wc×100WMn×100WSi×100σb/MPaσs/MPaσb/MPaΨX100aK(CVN)/(
2、105J/m2)ZG150.12-0.220.35-0.650.20-0.4540020025406.0ZG250.22-0.320.50-0.800.20-0.4545024020324.5ZG350.32-0.420.50-0.800.20-0.4550028016253.5ZG450.42-0.520.50-0.800.20-0.4558032012203.0ZG550.52-0.620.50-0.800.20-0.4565035010182.0 一般工程用铸造碳钢的标准(GB5676-85)将铸造碳钢按照室温下的机械性能分为5个牌号,即ZG2
3、00-400、ZG230-450、ZG270-500、ZG310-570和ZG340-640。对钢中的基本化学成分只规定其质量分数的上限,对钢中残余合金元素的限制比较宽。2铸造低合金钢2.1通用铸造低合金钢系列钢种 在机械制造中,通用的铸造低合金钢主要包括锰系、铬系和镍系三个系列。这些系列钢种是在铸造碳钢的成分基础上进行合金化,并通过相就的热处理,以获得比铸造钢更高的常温机械性能的。 1)锰系低合金钢 以锰作为主要合金化元素,而以硅、钼等作为辅助强化元素,构成锰钢、锰硅钢、锰硅铬钢和锰钼钢。 2)铬系低合金钢 以铬作为主要合金化元素,
4、而以钼、镍等作辅助强化元素,构成铬钢,铬镍钢。 3)镍系低合金钢 以镍作为主要合金化元素,而以铬或与作辅化元素构成镍钢、镍铬钢、镍铬钼系钢种。2.2具有特殊性能和用途的低合金钢种 根据对铸件提出的特殊使用性能要求,进行钢的合金设计,即是有专门用途的铸造低合金钢种,其中包括用于厚大截面而又不允许淬火处理的析出强化型低合金钢,耐热用低合金钢,低温用低合金钢以及抗磨用低合金钢等。3铸造高合金钢 在铸造高合金钢中,加入有合金元素总量在10%(质量分数)以上,加入的合金元素可以是一种,两种,或更多种。钢中含有大量合金元素后,组织发生了根本的变化。使
5、得钢具有特殊的使用性能,例如ωMn=13%的奥氏体高锰钢,具有很高的抗冲击磨损的性能,又如ωcr=18%、ωNi=的奥氏体不锈钢,具有很好的耐腐性能等,因此,高合金铸钢实际上是特种铸钢。 与特种铸铁相比,高合金铸钢具有更高的性能,特别是机械性能,如高铬抗磨白口铸铁,虽有很高的抗磨性,但其韧性则较差,不适于在高冲击力的作用下工作,而高锰钢则既有很高的抗磨性,又有很高的冲击韧性,能经受高冲击磨损。又如高硅铸铁在酸类公质中有强而蚀性,但其强度很低,极易脆裂。而奥氏体不锈钢则既具有而蚀性,又有较高的强度和很高的冲击韧性,适用于经受冲击或震动条件下的耐蚀铸件,
6、如而酸泵的旰轮等。再如高铬铸铁虽有很高的耐热性,但也是低强度、高脆性的材料,而高铬镍钢和铬锰氮钢则具有很高的强度和韧性。因此,高合金铸钢比特种铸铁更适合于在重载荷、冲击和震动条件下工作的机器零件,比特种铸铁具有更大的可靠性和安全性。 由于高合金钢中含有大量合金元素,故在铸造性能、焊接性能以及切削加工性能方面均比碳钢和低合金钢差。在铸造性能方面,每种高合金钢均有其特点,生产上需要根据其铸造性能特点来制定相应的铸造工艺。在焊接方面,一般需要使用特定的合金焊条。有些钢种焊接时还需要采取惰性气体保护,必在时还需要在焊前进行铸件预热和在焊后进行的改善焊接部位组
7、织以及消除焊接应力的热处理等。在切削加工方面,由于高合金钢种硬度很高,有的钢种韧性很强,以至于用加工一般碳钢及低合金所用的刀具和切削工具,不能进行加工,而必须采用特定的刀具切削工艺。3.1铸造抗磨钢(高锰钢) 在铸造抗磨钢中,高锰钢是最通用的一种。高锰钢中锰的公称含量为13%(质量分数),牌号为ZGMn13,钢经过热处理后具有单一奥氏体组织,韧性很好,但硬度并不高,但这种奥氏体有加工硬性,铸件在工作中经受强烈的冲击或挤压时,其表面层组织发生加工硬化,硬度大为提高,因而具有很高的抗磨性。3.2铸造耐蚀钢(不锈钢) 铸造耐蚀钢的钢种很多,但基本上都以
8、铬作为耐蚀的主要合金元素。依照化学成分和组织可分为铬不锈钢和铬镍不锈钢两类。
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