鑄鋼件的材質(zhì)

　　鑄鋼用以澆注鑄件的鋼。鑄造合金的一種。鑄鋼分為鑄造碳鋼、鑄造低合金鋼和鑄造特種鋼3類。

　　①鑄造碳鋼。

　　以碳為主要合金元素并含有少量其他元素的鑄鋼。含碳小于0.2%的為鑄造低碳鋼，含碳0.2%～0.5%的為鑄造中碳鋼，含碳大于0.5%的為鑄造高碳鋼。隨著含碳量的增加，鑄造碳鋼的強(qiáng)度增大，硬度提高。鑄造碳鋼具有較高的強(qiáng)度、塑性和韌性，成本較低，在重型機(jī)械中用于制造承受大負(fù)荷的零件，如軋鋼機(jī)機(jī)架、水壓機(jī)底座等;在鐵路車輛上用于制造受力大又承受沖擊的零件如搖枕、側(cè)架、車輪和車鉤等。

　　②鑄造低合金鋼。

　　含有錳 、鉻、銅等合金元素的鑄鋼。合金元素總量一般小于5%，具有較大的沖擊韌性，并能通過熱處理獲得更好的機(jī)械性能。鑄造低合金鋼比碳鋼具有較優(yōu)的使用性能，能減小零件質(zhì)量，提高使用壽命。

　?、坭T造特種鋼。

　　為適應(yīng)特殊需要而煉制的合金鑄鋼，品種繁多，通常含有一種或多種的高量合金元素，以獲得某種特殊性能。例如 ，含錳11%～14%的高錳鋼能耐沖擊磨損，多用于礦山機(jī)械、工程機(jī)械的耐磨零件;以鉻或鉻鎳為主要合金元素的各種不銹鋼，用于在有腐蝕或650℃以上高溫條件下工作的零件，如化工用閥體、泵、容器或大容量電站的汽輪機(jī)殼體等。

　　鑄鋼件的歷史和分類方法

　　鑄件應(yīng)用歷史悠久.古代人們用鑄鋼件作錢幣,祭器,兵器,工具和一些生活用具.近代,鑄鋼件主要用作機(jī)器零部件的毛坯,有些精密鑄鋼件,也可直接用作機(jī)器的零部件.鑄鋼件在機(jī)械產(chǎn)品中占有很大的比重,如拖拉機(jī)中,鑄鋼件重量約占整機(jī)重量的50～70%,農(nóng)業(yè)機(jī)械中占40～70%,機(jī)床,內(nèi)燃機(jī)等中達(dá)70～90%.各類鑄鋼件中,以機(jī)械用的鑄鋼件品種最多,外形最復(fù)雜,用量也最大,約占鑄鋼件總產(chǎn)量的60%.其次是冶金用的鋼錠模和工程用的管道.鑄鋼件也與日常生活有密切關(guān)系.

　　鑄鋼件質(zhì)量主要包括外觀質(zhì)量,內(nèi)在質(zhì)量和使用質(zhì)量.外觀質(zhì)量指鑄鋼件表面粗糙度,表面缺陷,尺寸偏差,外形偏差,重量偏差;內(nèi)在質(zhì)量主要指鑄鋼件的化學(xué)成分,物理性能,機(jī)械性能,金相組織以及存在于鑄鋼件內(nèi)部的孔洞,裂紋,夾雜,偏析等情況;使用質(zhì)量指鑄鋼件在不同條件下的工作耐久能力,包括耐磨,耐腐蝕,耐激冷激熱,疲憊,吸震等性能以及被切削性,可焊性等工藝性能.鑄鋼件質(zhì)量對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的性能有很大影響.例如,機(jī)床鑄鋼件的耐磨性和尺寸穩(wěn)定性,直接影響機(jī)床的精度保持壽命;各類泵的葉輪,殼體以及液壓件內(nèi)腔的尺寸,型線的準(zhǔn)確性和表面粗糙度,直接影響泵和液壓系統(tǒng)的工作效率,能量消耗和氣蝕的發(fā)展等;內(nèi)燃機(jī)缸體,缸蓋,缸套,活塞環(huán),排氣管等鑄鋼件的強(qiáng)度和耐激冷激熱性,直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的工作壽命.影響鑄鋼件質(zhì)量的因素很多,第一是鑄鋼件的設(shè)計(jì)工藝性.進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),除了要根據(jù)工作條件和金屬材料性能來確定鑄鋼件幾何外形,尺寸大小外,還必須從鑄造合金和鑄造工藝特性的角度來考慮設(shè)計(jì)的合理性,即明顯的尺寸效應(yīng)和凝固,收縮,應(yīng)力等問題,以避免或減少鑄鋼件的成分偏析,變形,開裂等缺陷的產(chǎn)生.第二要有合理的鑄造工藝.

　　分類鑄件有多種分類方法:按其所用金屬材料的不同,分為鑄鋼件,鑄鐵件,鑄銅件,鑄鋁件,鑄鎂件,鑄鋅件,鑄鈦件等.而每類鑄鋼件又可按其化學(xué)成分或金相組織進(jìn)一步分成不同的種類.如鑄鐵件可分為灰鑄鐵件,鑄鐵件,蠕墨鑄鐵件,可鍛鑄鐵件,合金鑄鐵件等;按鑄型成型方法的不同,可以把鑄鋼件分為普通砂型鑄鋼件,金屬型鑄鋼件,壓鑄鋼件,離心鑄鋼件,連續(xù)澆注件,熔模鑄鋼件,陶瓷型鑄鋼件,電渣重熔鑄鋼件,雙金屬鑄鋼件等.其中以普通砂型鑄鋼件應(yīng)用最多,約占全部鑄鋼件產(chǎn)量的80%.而鋁,鎂,鋅等有色金屬鑄鋼件,多是壓鑄鋼件.

　　鑄鋼件的鑄造工藝特點(diǎn)

　　鑄鋼件的機(jī)械性能比鑄鐵高,但其鑄造性能卻比鑄鐵差.因?yàn)殍T鋼件的熔點(diǎn)較高,鋼液易氧化,鋼水的流動(dòng)性差,收縮大,其體收縮率為10～14%,線收縮為1.8～2.5%.為防止鑄鋼件件產(chǎn)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(fù)雜的工藝措施:

　　由于鋼液的流動(dòng)性差,為防止鑄鋼件件產(chǎn)生冷隔和澆不足,鑄鋼件件的壁厚不能小于8mm;澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)力求簡(jiǎn)單,且截面尺寸比鑄鐵的大;采用干鑄型或熱鑄型;適當(dāng)提高澆注溫度,一般為1520°～1600℃,因?yàn)闈沧囟雀?鋼水的過熱度大,保持液態(tài)的時(shí)間長(zhǎng),流動(dòng)性可得到改善.但是澆溫過高,會(huì)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(fù)雜的鑄件,其澆注溫度約為鋼的熔點(diǎn)溫度+150℃;大型,厚壁鑄件的澆注溫度比其熔點(diǎn)高出100℃左右.

　　鑄鋼的機(jī)械性能比鑄鐵高，但其鑄造性能卻比鑄鐵差。因?yàn)殍T鋼的熔點(diǎn)較高，鋼液易氧化、鋼水的流動(dòng)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(chǎn)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(fù)雜的工藝措施：

　　1、由于鋼液的流動(dòng)性差，為防止鑄鋼件產(chǎn)生冷隔和澆不足，鑄鋼件的壁厚不能小于8mm;澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)力求簡(jiǎn)單、且截面尺寸比鑄鐵的大;采用干鑄型或熱鑄型;適當(dāng)提高澆注溫度，一般為1520°～1600℃，因?yàn)闈沧囟雀?，鋼水的過熱度大、保持液態(tài)的時(shí)間長(zhǎng)，流動(dòng)性可得到改善。但是澆溫過高，會(huì)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(fù)雜的鑄件，其澆注溫度約為鋼的熔點(diǎn)溫度+150℃;大型、厚壁鑄件的澆注溫度比其熔點(diǎn)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(xiàn)縮孔、縮松缺陷，在鑄造工藝上大都采用冒口和、冷鐵和補(bǔ)貼等措施，以實(shí)現(xiàn)順序凝固。

　　此外，為防止鑄鋼件產(chǎn)生縮孔、縮松、氣孔和裂紋缺陷，應(yīng)使其壁厚均勻、避免尖角和直角結(jié)構(gòu)、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(diǎn)高，相應(yīng)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(chǎn)生粘砂缺陷。因此，應(yīng)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(dòng)性及鑄型強(qiáng)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。