铸钢件生产工艺要求及质量标准精编版.docx
《铸钢件生产工艺要求及质量标准精编版.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《铸钢件生产工艺要求及质量标准精编版.docx(20页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
![铸钢件生产工艺要求及质量标准精编版.docx](https://file1.bdocx.com/fileroot1/2023-2/26/ac8c8129-bf55-4cc1-a690-28e169c0f3fa/ac8c8129-bf55-4cc1-a690-28e169c0f3fa1.gif)
铸钢件生产工艺要求及质量标准精编版
铸钢件生产工艺要求及质量标准
一、混砂工艺标准
(一)材料要求:
1、造型砂:
符合GB9442-88、JB435-63细粒砂要求,一般选用二氧化硅含量较高的天然砂或石英砂,原砂粒度根据铸件大小及壁厚确定,原砂的含泥质量分数应小于2%,原砂中的水份必须严格控制,且一般应进行烘干。
2、水玻璃:
水玻璃模应根据铸件大小来确定。
(1)小砂型(芯)为加速硬化采用选用M=2.7—3.2的高模数水玻璃。
(2)中型砂型(芯)可选用M=2.3—2.6的水玻璃。
(3)生产周期长的大型砂型(芯)选用M=2.0—2.2的低模数水玻璃。
(二)混制比例(质量分数%)
造型砂/水玻璃=100:
6~8
(三)混制时间:
一般情况下混制5分钟,室温或水玻璃密度较大时可适当延长混砂时间。
(四)混制后要求:
混制好的造型砂要求无块状或团状,流动性较好。
二、造型工艺要点:
(一)基本原则:
1、质量要求高的面或主要加工面应放在下面。
2、大平面应放在下面。
3、薄壁部分应放在下面。
4、厚大部分应放在上面。
5、应尽量减少砂芯的数量。
6、应尽量采用平直的分型面。
(二)基本要求:
1、木模:
要求轮廓完整,无裂纹、无破损、无残缺,表面光洁,尺寸符合铸造工艺图纸要求,并经常进行尺寸校验。
2、砂箱:
砂箱的尺寸大小应根据木模规格确定,大、中型砂箱应焊接箱筋。
3、浇注系统:
根据铸件的结构特点的工艺要求,选择适宜的浇注系统,通常采用顶注式、底注式。
(1)浇注系统设置基本原则:
浇口、冒口安放位置合理,大小适宜不妨碍铸件收缩,便于排气、落砂和清理,应使铸型尺寸尽量减少,简化造型操作,节省型砂用量和降低劳动强度。
(2)内浇道位置的注意事项。
1)内浇道不应设在铸件重要部位。
2)应使金属液流至型腔各部位的距离最短。
3)应不使金属液正面冲击铸型和砂芯。
4)应使金属液能均匀分散,快速地充满型腔。
5)不要正对铸型中的冷铁和芯撑。
4、冒口
(1)冒口设置基本原则:
1)根据铸件的结构和工艺要求正确选择冒口的形状、大小和安放位置。
2)根据冒口的有效补缩范围合理地确定冒口数量。
(2)冒口设置基本要求:
1)对于壁厚不均匀的铸件,每个热节部位都必须设置冒口。
2)应尽量设置在铸件被补缩部位的顶部或近旁。
3)当铸件在不同高度上有热节需要补缩时,可设置多个冒口,但各冒口的补缩区必须隔开。
4)冒口最好不设置在铸件重要的或受力较大的部位。
5)应尽量使内浇道通过冒口。
6)冒口应尽量不设置在铸件应力集中处。
7)冒口最好设置在铸件需要机械加工的表面上。
(三)造型操作:
1、操作流程
顺序是:
选取合适砂箱→放置木模→填砂→紧实→放置上砂箱→安置浇冒口→填砂→紧实→起模修型→硬化
2、操作方法及质量标准
(1)根据铸件模型的形状和大小,选取合适的砂箱。
(2)把铸件模型放到砂箱内的适当位置。
(3)往砂箱中加入适当造型砂,使用工具将砂箱中的造型砂紧实,紧实程度要适中。
(4)用刮板刮去高出砂箱的造型砂,使砂型表面和砂箱的边缘平齐。
(5)用毛刷清理模型表面浮砂,覆盖塑料薄膜并使薄膜平整。
(6)放置上砂箱,上、下砂箱箱口要对齐。
(7)在上砂箱中合适位置放置浇冒口,添加造型砂并紧实。
(8)分箱起模,修型并扎气眼硬化。
3、砂型型腔质量要求
(1)砂型无飞边、无毛刺、无残缺,型腔内干净无残砂等异物。
(2)型腔应干燥,硬化程度高,合箱前要保证充分干燥(冬季可适当延长硬化和烘烤时间)。
(3)砂型轮廓完整、清晰,合箱箱印或记号完整清晰。
(4)浇口、冒口位置设置合理、大小符合要求;排气孔通畅、浇注系统根据铸件设置合理。
4、合箱
合箱就是把砂型和砂芯按要求组合在一起成为铸型的过程。
习惯上也称拼箱、配箱或扣箱。
合箱工作一般按以下步骤进行:
(1)全面检查、清(扫、修理所有砂型和砂芯,特别要注意检查砂芯的烘干程度和通气道是否通畅。
不符合要求者,应进行返修或废弃。
(2)按下芯次序依次将砂芯装入砂型,并严格检查和保证铸件壁厚、砂芯固定、芯头排气和填补接缝处的间隙。
(3)仔细清除型内散砂,全面检查下芯质量,在分型面上沿型腔外围放上一圈泥条或石棉绳,以保证合箱后分型面密合,避免液态金属从分型面间隙流出。
随后即可正式合上箱。
(4)放上压铁或用螺栓、金属卡子固紧铸型。
放好浇口杯、冒口圈。
在分型面四周接缝处抹上砂泥以防止跑火。
最后全面清理场地,以便安全方便地浇注。
三、钢液的熔炼工艺要求:
(一)操作流程
选择炉料(废钢)→熔化钢液→清理钢液废渣→添加金属矿石→钢液材质化验分析→根据化验分析进行钢液材质处理→脱氧→钢液出炉
(一)炉料的选择要求:
1、根据准备浇铸件材质的要求,合理选择炉料搭配使用。
产品钢号,应在投料时就控制成份含量。
出炉前半小时取炉前样送检分析。
2、对含有油污,污垢的炉料下炉前要进行清理。
3、对含有镀锌的炉料最好不用。
4、所选用的炉料必须严格控制S、P有害元素的含量。
5、严格遵守熔炼工艺制度。
尽量采用满功率,快速溶炼。
(二)浇注前钢液材质化验
出炉前半小时取炉前样送检进行化验分析,钢液的材质应符合铸件材质允许的范围内,不符合的应进行调质,直到符合要求。
(三)脱氧
把钢液表面的杂质处理后,进行脱氧处理:
1、脱氧剂加入顺序:
先加锰铁,后加硅铁,最后加入纯铝。
注:
脱氧剂锰铁、硅铁在出炉前5—8分钟加入,纯铝在出炉时加入。
钢液1480—1500℃加锰铁、硅铁,1610—1630℃加纯铝。
2、脱氧剂的加入量(占钢液质量分数%)
脱氧剂名称
锰铁
硅铁
硅钙粉
纯铝
脱氧剂用量
0.1—0.2
0.05—0.07
0.2—0.3
0.04—0.06
注:
脱氧剂可分多批次加入,钢包每次接钢水前,应放入小块纯铝进行终脱氧处理。
四、浇注工艺要求
(一)浇注前的准备工作
(1)了解浇注合金的种类、牌号、待浇注铸型的数量和估算所需金属液的重量。
(2)检查浇包的修理质量、烘干预热情况及其运输与倾转机构的灵活性和可靠牲。
(3)熟悉各种铸型在车间所处的位置,以确定浇注次序。
(4)检查浇口、冒口圈的安放及铸型的紧固情况。
(5)清理浇注场地,保证浇注安全。
(二)浇注操作要点
为了获得合格铸件,必须控制浇注温度、浇注速度,严格遵守浇注操作规程。
(1)浇注温度
浇注温度对铸件质量影响很大,因此应根据合金种类、铸件结构和铸型特点确定合理的浇注温度范围。
金属液由炉中注入浇包时,温度都会降低。
根据碳钢的型号,选择适宜的浇注温度,一般浇注温度在1540—1580℃(浇包内钢水温度)。
(2)浇注操作要点
1)浇注之前需除去浇包中金属液面上的熔渣。
2)依规定的浇注速度和时间范围进行浇注。
3)有冒口的铸型,浇注后期应按工艺规范进行点注和补注。
对大中型铸件在浇注成型后,冒口要加保温盐进行保温。
补火要及时,大型冒口要采取多次补火,补火时间要控制在冒口内的钢液凝固结壳前进行。
4)一般浇注大、中型铸钢件时,钢水要在钢包内静置1—2min镇静后进行浇注。
5)在保证型腔内的气体排出顺畅的条件下,对要求同时凝固的铸件可采用较高浇注速度,对要求实现顺序凝固的铸件,尽可能采用较低的浇注速度。
6)较厚大铸件或采用底注式浇注系统时,浇注速度可先快后慢,对薄壁小件浇注速度可先慢后快。
7)温高缓,温低急;引流准、浇注稳,收流猛;包口近杯,不断流,不准碰杯,注意挡渣,防止飞溅,不准半浇,允许点补(缩),遇有穿漏,迅速处理。
8)浇注后待铸件凝固完毕,要及时卸除压铁和箱卡,以减少铸件收缩阻力,避免裂纹。
五、铸件清理
铸件凝固冷却到一定温度后,把铸件从砂箱中取出,去掉铸件表面及内腔中的型砂和芯砂的工艺过程称为落砂,落砂通常分为人工落砂和机械落砂两种。
铸件在未完全凝固前,不准搬动铸件,也不准在600℃以上喷水强冷。
铸件一般经自然冷却2—3小时后进行清件。
(一)工作流程
清理铸件表面、型腔废砂→气割铸件浇口、冒口、毛刺→再次清理铸件残砂→焊补铸件→打磨铸件→质量验收
(二)操作方法及质量标准
1、准备工作
按照要求佩戴好劳保用品,并对工作环境进行安全确认;准备好所用机器设备和工具,并认真检查,确保机器设备、工具完好,能正常、安全运行和使用。
2、正常操作
(1)利用风镐或水清砂机进行铸件废砂清理。
(2)铸件废砂清理完毕,按照《气割安全技术操作规程》操作割枪,切割铸件浇口、冒口、飞边、毛刺。
(3)铸件切割完毕,符合要求。
按照《电焊工安全技术操作规程》操作电焊机,对铸件残缺部位进行焊补,确保铸件完整。
(4)焊补完毕,复合工艺要求。
利用砂轮机对铸件切割、焊补等部位进行打磨处理,保证切割部位和焊补部位光洁、平整。
(5)打磨完毕,进行验收,准备热处理
六、铸钢件退火热处理
铸钢件退火是将铸钢件加热到AC3以上20-30℃,保温一定时间冷却的热处理工艺。
(一)退火热处理工艺一般要求:
1、按照热处理工艺要求升温、冷却。
2、将需要热处理的铸件按合金种类、铸件大小、壁厚相同的类型进行退火。
3、根据铸件的形状、壁厚、化学成分选择合适的加热速度。
(二)退火热处理具体操作
1、退火炉的检查
(1)炉门关闭正常、严密。
(2)无跑烟、跑火现象。
(3)热电偶完好。
(4)温度仪指示正常。
(5)鼓风机运行正常
2、工件填装要求:
(1)工件装填不得过于严密,须留有一定空隙。
(2)工件码放须稳固、整齐。
(3)工件码放应坚持防止加热变形的原则。
3、工件加热、保温、降温冷却要求
(1)加热:
通常以200-400℃/小时的速度加热到860℃.
(2)保温:
根据工件的厚度确定保温时间为2-3小时左右。
(3)降温:
随炉缓慢冷却到500℃后出炉,空气冷却至正常。
(三)工件出炉
工件冷却至正常温度后出炉,应分类码放整齐。
七、铸钢件质量验收标准
1、外形完整、光洁;无飞边、毛翅、残缺,多肉;无砂眼、气孔、缩孔等铸造缺陷。
2、形状、尺寸,加工量符合铸造工艺图纸要求。
3、各种元素含量在规定范围内。
4、符合GB/T11352-89一般工程用碳钢件的质量标准。
1铸钢件
用铸钢制作的零件就是铸钢件了。
与铸铁性能相似,但比铸铁强度好。
铸钢件在铸造过程中易出现气泡、角度定位不准确等缺点,在长期使用中就有可能出现机壳断裂的现象。
2铸钢
铸钢用以浇注铸件的钢。
铸造合金的一种。
铸钢分为铸造碳钢、铸造低合金钢和铸造特种钢3类。
①铸造碳钢:
以碳为主要合金元素并含有少量其他元素的铸钢。
含碳小于0.2%的为铸造低碳钢,含碳0.2%~0.5%的为铸造中碳钢,含碳大于0.5%的为铸造高碳钢。
随着含碳量的增加,铸造碳钢的强度增大,硬度提高。
铸造碳钢具有较高的强度、塑性和韧性,成本较低,在重型机械中用于制造承受大负荷的零件,如轧钢机机架、水压机底座等;在铁路车辆上用于制造受力大又承受冲击的零件如摇枕、侧架、车轮和车钩等。
②铸造低合金钢:
含有锰、铬、铜等合金元素的铸钢。
合金元素总量一般小于5%,具有较大的冲击韧性,并能通过热处理获得更好的机械性能。
铸造低合金钢比碳钢具有较优的使用性能,能减小零件质量,提高使用寿命。
③铸造特种钢:
为适应特殊需要而炼制的合金铸钢,品种繁多,通常含有一种或多种的高量合金元素,以获得某种特殊性能。
例如,含锰11%~14%的高锰钢能耐冲击磨损,多用于矿山机械、工程机械的耐磨零件;以铬或铬镍为主要合金元素的各种不锈钢,用于在有腐蚀或650℃以上高温条件下工作的零件,如化工用阀体、泵、容器或大容量电站的汽轮机壳体等。
铸钢件1铸件表面及近表面缺陷的检测
1液体渗透检测 液体渗透检测用来检查铸件表面上的各种开口缺陷,如表面裂纹、表面针孔等肉眼难以发现的缺陷。
常用的渗透检测是着色检测,它是将具有高渗透能力的有色(一般为红色)液体(渗透剂)浸湿或喷洒在铸件表面上,渗透剂渗入到开口缺陷里面,快速擦去表面渗透液层,再将易干的显示剂(也叫显像剂)喷洒到铸件表面上,待将残留在开口缺陷中的渗透剂吸出来后,显示剂就被染色,从而可以反映出缺陷的形状、大小和分布情况。
需要指出的是,渗透检测的精确度随被检材料表面粗糙度增加而降低,即表面越光检测效果越好,磨床磨光的表面检测精确度最高,甚至可以检测出晶间裂纹。
除着色检测外,荧光渗透检测也是常用的液体渗透检测方法,它需要配置紫外光灯进行照射观察,检测灵敏度比着色检测高。
2涡流检测 涡流检测适用于检查表面以下一般不大于6~7MM深的缺陷。
涡流检测分放置式线圈法和穿过式线圈法2种。
:
当试件被放在通有交变电流的线圈附近时,进入试件的交变磁场可在试件中感生出方向与激励磁场相垂直的、呈涡流状流动的电流(涡流),涡流会产生一与激励磁场方向相反的磁场,使线圈中的原磁场有部分减少,从而引起线圈阻抗的变化。
如果铸件表面存在缺陷,则涡流的电特征会发生畸变,从而检测出缺陷的存在,涡流检测的主要缺点是不能直观显示探测出的缺陷大小和形状,一般只能确定出缺陷所在表面位置和深度,另外它对工件表面上小的开口缺陷的检出灵敏度不如渗透检测。
3磁粉检测 磁粉检测适合于检测表面缺陷及表面以下数毫米深的缺陷,它需要直流(或交流)磁化设备和磁粉(或磁悬浮液)才能进行检测操作。
磁化设备用来在铸件内外表面产生磁场,磁粉或磁悬浮液用来显示缺陷。
当在铸件一定范围内产生磁场时,磁化区域内的缺陷就会产生漏磁场,当撒上磁粉或悬浮液时,磁粉被吸住,这样就可以显示出缺陷来。
这样显示出的缺陷基本上都是横切磁力线的缺陷,对于平行于磁力线的长条型缺陷则显示不出来,为此,操作时需要不断改变磁化方向,以保证能够检查出未知方向的各个缺陷。
2铸件内部缺陷的检测 对于内部缺陷,常用的无损检测方法是射线检测和超声检测。
其中射线检测效果最好,它能够得到反映内部缺陷种类、形状、大小和分布情况的直观图像,但对于大厚度的大型铸件,超声检测是很有效的,可以比较精确地测出内部缺陷的位置、当量大小和分布情况。
1射线检测(微焦点XRAY) 射线检测,一般用X射线或γ射线作为射线源,因此需要产生射线的设备和其他附属设施,当工件置于射线场照射时,射线的辐射强度就会受到铸件内部缺陷的影响。
穿过铸件射出的辐射强度随着缺陷大小、性质的不同而有局部的变化,形成缺陷的射线图像,通过射线胶片予以显像记录,或者通过荧光屏予以实时检测观察,或者通过辐射计数仪检测。
其中通过射线胶片显像记录的方法是最常用的方法,也就是通常所说的射线照相检测,射线照相所反映出来的缺陷图像是直观的,缺陷形状、大小、数量、平面位置和分布范围都能呈现出来,只是缺陷深度一般不能反映出来,需要采取特殊措施和计算才能确定。
现在出现应用射线计算机层析照相方法,由于设备比较昂贵,使用成本高,目前还无法普及,但这种新技术代表了高清晰度射线检测技术未来发展的方向。
此外,使用近似点源的微焦点X射线系统实际上也可消除较大焦点设备产生的模糊边缘,使图像轮廓清晰。
使用数字图像系统可提高图像的信噪比,进一步提高图像清晰度。
3安全生产技术
按照化学成分铸钢可分为碳素铸钢和合金铸钢两大类。
碳素铸钢
一般的,低碳钢ZG15的熔点较高、铸造性能差,仅用于制造电机零件或渗碳零件;中碳钢ZG25~ZG45,具有高于各类铸铁的综合性能,即强度高、有优良的塑性和韧性,因此适于制造形状复杂、强度和韧性要求高的零件,如火车车轮、锻锤机架和砧座、轧辊和高压阀门等,是碳素铸钢中应用最多的一类;高碳钢ZG55的熔点低,其铸造性能较中碳钢的好,但其塑性和韧性较差,仅用于制造少数的耐磨件。
合金铸钢
根据合金元素总量的多少,合金铸钢可分为两低合金钢和高合金钢大类。
1)低合金铸钢,我国主要应用锰系、锰硅系及铬系等。
如ZG40Mn、ZG30MnSi1、ZG30Cr1MnSi1等。
用来制造齿轮、水压机工作缸和水轮机转子等零件,而ZG40Cr1常用来制造高强度齿轮和高强度轴等重要受力零件。
2)高合金铸钢,具有耐磨、耐热或耐腐蚀等特殊性能。
如高锰钢ZGMn13,是一种抗磨钢,主要用于制造在干磨擦工作条件下使用的零件,如挖掘机的抓斗前壁和抓斗齿、拖拉机和坦克的履带等;铬镍不锈钢ZG1Cr18Ni9和铬不锈钢ZG1Cr13和ZGCr28等,对硝酸的耐腐蚀性很高,主要用于制造化工、石油、化纤和食品等设备上的零件。
铸钢的铸造工艺特点
铸钢的机械性能比铸铁高,但其铸造性能却比铸铁差。
因为铸钢的熔点较高,钢液易氧化、钢水的流动性差、收缩大,其体收缩率为10~14%,线收缩为1.8~2.5%。
为防止铸钢件产生浇不足、冷隔、缩孔和缩松、裂纹及粘砂等缺陷,必须采取比铸铁复杂的工艺措施:
1、由于钢液的流动性差,为防止铸钢件产生冷隔和浇不足,铸钢件的壁厚不能小于8mm;浇注系统的结构力求简单、且截面尺寸比铸铁的大;采用干铸型或热铸型;适当提高浇注温度,一般为1520°~1600℃,因为浇注温度高,钢水的过热度大、保持液态的时间长,流动性可得到改善。
但是浇温过高,会引起晶粒粗大、热裂、气孔和粘砂等缺陷。
因此一般小型、薄壁及形状复杂的铸件,其浇注温度约为钢的熔点温度+150℃;大型、厚壁铸件的浇注温度比其熔点高出100℃左右。
2、由于铸钢的收缩大大超过铸铁,为防止铸件出现缩孔、缩松缺陷,在铸造工艺上大都采用冒口和、冷铁和补贴等措施,以实现顺序凝固。
此外,为防止铸钢件产生缩孔、缩松、气孔和裂纹缺陷,应使其壁厚均匀、避免尖角和直角结构、在铸型用型砂中加锯末、在型芯中加焦炭、以及采用空心型芯和油砂芯等来改善砂型或型芯的退让性和透气性。
铸钢的熔点高,相应的其浇注温度也高。
高温下钢水与铸型材料相互作用,极易产生粘砂缺陷。
因此,应采用耐火度较高的人造石英砂做铸型,并在铸型表面刷由石英粉或锆砂粉制得的涂料。
为减少气体来源、提高钢水流动性及铸型强度,大多铸钢件用干型或快干型来铸造,如采用CO2硬化的水玻璃砂型。
铸钢件的热处理
铸钢件均应在热处理后使用。
因为铸态下的铸钢件内部存在气孔、裂纹、缩孔和缩松、晶粒粗大、组织不均及残余内应力等铸造缺陷,使铸钢件的强度、尤其是塑性和韧性大大降低。
为细化晶粒、均匀组织及消除内应力,铸钢件必须进行正火或退火处理。
正火处理后的钢,其机械性能较退火后的高,成本也较低,所以应用较多。
但由于正火处理会引起较退火大的内应力,只适用于含碳量小于0.35%的铸钢件。
因为低碳铸钢件的塑性好,冷却时不易开裂。
为减小内应力,铸钢件在正火后,还应进行高温回火。
对于含碳量≥0.35%的、结构复杂及易产生裂纹的铸钢件,只能进行退火处理。
铸钢件不宜淬火,否则极易开裂。
铸钢的熔炼
铸钢的熔炼一般采用平炉,电弧炉和感应炉等。
平炉的特点是容量大、可利用废钢作原料、能准确控制钢的成分并能熔炼优质钢及低合金钢,多用于熔炼质量要求高的、大型铸钢件用的钢液。
三相电弧炉的开炉和停炉操作方便,能保证钢液的成分和质量、对炉料的要求不甚严格、容易升温,故能炼优质钢、高级合金钢和特殊钢等,是生产成型铸钢件的常用设备。
此外,采用工频或中频感应炉,能熔炼各种高级合金钢和碳含量极低的钢。
感应炉的熔炼速度快、合金元素烧损小、能源消耗少、且钢液质量高,即杂质含量少、夹杂少,适于小型铸钢车间采用。
4铸钢的分类
1.碳素铸钢
一般的,低碳钢ZG15的熔点较高、铸造性能差,仅用于制造电机零件或渗碳零件;中碳钢ZG25~ZG45,具有高于各类铸铁的综合性能,即强度高、有优良的塑性和韧性,因此适于制造形状复杂、强度和韧性要求高的零件,如火车车轮、锻锤机架和砧座、轧辊和高压阀门等,是碳素铸钢中应用最多的一类;高碳钢ZG55的熔点低,其铸造性能较中碳钢的好,但其塑性和韧性较差,仅用于制造少数的耐磨件。
2.合金铸钢
根据合金元素总量的多少,合金铸钢可分为两低合金钢和高合金钢大类。
(1)低合金铸钢,我国主要应用锰系、锰硅系及铬系等。
如ZG40Mn、ZG30MnSi1、ZG30Cr1MnSi1等。
用来制造齿轮、水压机工作缸和水轮机转子等零件,而ZG40Cr1常用来制造高强度齿轮和高强度轴等重要受力零件。
(2)高合金铸钢,具有耐磨、耐热或耐腐蚀等特殊性能。
如高锰钢ZGMn13,是一种抗磨钢,主要用于制造在干磨擦工作条件下使用的零件,如挖掘机的抓斗前壁和抓斗齿、拖拉机和坦克的履带等;铬镍不锈钢ZG1Cr18Ni9和铬不锈钢ZG1Cr13和ZGCr28等,对硝酸的耐腐蚀性很高,主要用于制造化工、石油、化纤和食品等设备上的零件。
5铸钢件的制造技术
一、按照化学成分铸钢可分为碳素铸钢和合金铸钢两大类。
其中以碳素铸钢应用最广,占铸钢总产量的80%以上。
1、碳素铸钢
一般的,低碳钢ZG15的熔点较高、铸造性能差,仅用于制造电机零件或渗碳零件;中碳钢ZG25~ZG45,具有高于各类铸铁的综合性能,即强度高、有优良的塑性和韧性,因此适于制造形状复杂、强度和韧性要求高的零件,如火车车轮、锻锤机架和砧座、轧辊和高压阀门等,是碳素铸钢中应用最多的一类;高碳钢ZG55的熔点低,其铸造性能较中碳钢的好,但其塑性和韧性较差,仅用于制造少数的耐磨件。
2、合金铸钢:
根据合金元素总量的多少,合金铸钢可分为两低合金钢和高合金钢大类。
1)低合金铸钢,我国主要应用锰系、锰硅系及铬系等。
如ZG40Mn、ZG30MnSi1、ZG30Cr1MnSi1等。
用来制造齿轮、水压机工作缸和水轮机转子等零件,而ZG40Cr1常用来制造高强度齿轮和高强度轴等重要受力零件。
2)高合金铸钢,具有耐磨、耐热或耐腐蚀等特殊性能。
如高锰钢ZGMn13,是一种抗磨钢,主要用于制造在干磨擦工作条件下使用的零件,如挖掘机的抓斗前壁和抓斗齿、拖拉机和坦克的履带等;铬镍不锈钢ZG1Cr18Ni9和铬不锈钢ZG1Cr13和ZGCr28等,对硝酸的耐腐蚀性很高,主要用于制造化工、石油、化纤和食品等设备上的零件。
二、铸钢的铸造工艺特点
铸钢的机械性能比铸铁高,但其铸造性能却比铸铁差。
因为铸钢的熔点较高,钢液易氧化、钢水的流动性差、收缩大,其体收缩率为10~14%,线收缩为1.8~2.5%。
为防止铸钢件产生浇不足、冷隔、缩孔和缩松、裂纹及粘砂等缺陷,必须采取比铸铁复杂的工艺措施:
1、由于钢液的流动性差,为防止铸钢件产生冷隔和浇不足,铸钢件的壁厚不能小于8mm;浇注系统的结构力求简单、且截面尺寸比铸铁的大;采用干铸型或热铸型;适当提高浇注温度,一般为1520°~1600℃,因为浇注温度高,钢水的过热度大、保持液态的时间长,流动性可得到改善。
但是浇温过高,会引起晶粒粗大、热裂、气孔和粘砂等缺陷。
因此一般小型、薄壁及形状复杂的铸件,其浇注温度约为钢的熔点温度+150℃;大型、厚壁铸件的浇注温度比其熔点高出100℃左右。
2、由于铸钢的收缩大大超过铸铁,为防止铸件出现缩孔、缩松缺陷,在铸造工艺上大都采用冒口和、冷铁和补贴等措施,以实现顺序凝固。
此外,为防止铸钢件产生缩孔、缩松、气孔和裂纹缺陷,应使其壁厚均匀、避免尖角和直角结构、在铸型用型砂中加锯末、在型芯中加焦炭、以及采用空心型芯和油砂芯等来改善砂型或型芯的退让性和透气性。
铸钢的熔点高,相应的其浇注温度也高。
高温下钢水与铸型材料相互作用,极易产生粘砂缺陷。
因此,应采用耐火度较高的人造石英砂做铸型,并在铸型表面刷由石英粉或锆砂粉制得的涂料。
为减少气体来源、提高钢水流动性及铸型强度,大多铸钢件用干型或快干型来铸造,如采用CO2硬化的水玻璃砂型。
三、铸钢件的热处理
铸钢件均应在热处理后使用。
因为铸态下的铸钢件内部存在气孔、裂纹、缩孔和缩松、晶粒粗大、组织不均及残余内应力等铸造缺陷,使铸钢件的强度、尤其是塑性和韧性大大降