铸(zhù)钢件的分类及制造技术
发布(bù)时间: 2025-01-07 来源:洛阳九州网页版和顺祥机(jī)械有限(xiàn)公司 点(diǎn)击:921
对于强度、塑性和(hé)韧性要求更高的机器(qì)零件(jiàn),需要采用(yòng)铸钢件,铸钢件的(de)产量仅次于铸铁,约占铸件总产量的15%。
一、按照化学成分铸钢可分为碳素铸钢(gāng)和合金铸钢两大类。其中以碳素(sù)铸钢应用最广(guǎng),占铸钢总产量的80%以上。
1、碳素铸钢
一般的(de),低碳钢ZG15的熔(róng)点较高、铸造性(xìng)能差(chà),仅用于制造电机零件(jiàn)或渗碳零件;中(zhōng)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(zào)形状复杂、强度和韧(rèn)性要求高的零件,如火车车轮、锻锤机架和砧座(zuò)、轧(zhá)辊和(hé)高压阀门等,是碳素(sù)铸(zhù)钢中应用最多的一(yī)类(lèi);高碳钢ZG55的熔点低(dī),其铸造性能较中(zhōng)碳(tàn)钢的(de)好,但其塑性和韧性较差,仅用(yòng)于制造(zào)少数的(de)耐磨件。
2、合(hé)金铸钢(gāng)
根据合金元素总量的(de)多少,合金铸钢可分为两低合金钢和高合金钢大类。
(1)低合(hé)金铸钢,我国(guó)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(zhuǎn)子等(děng)零件,而ZG40Cr1常(cháng)用来制造高强度齿(chǐ)轮和高强度轴等(děng)重(chóng)要(yào)受力零(líng)件。
(2)高合(hé)金铸钢,具有耐磨、耐(nài)热或(huò)耐腐蚀等特(tè)殊性能。如高锰钢ZGMn13,是一种抗磨(mó)钢,主要用于制造在(zài)干磨擦工(gōng)作条件下使用的零件,如挖掘机(jī)的(de)抓(zhuā)斗前壁和抓斗(dòu)齿、拖(tuō)拉机和坦克的履带等;铬镍不锈钢(gāng)ZG1Cr18Ni9和铬不锈钢ZG1Cr13和ZGCr28等(děng),对(duì)硝酸(suān)的耐(nài)腐蚀性很(hěn)高,主要用于制(zhì)造化工、石油(yóu)、化纤(xiān)和食(shí)品等设(shè)备上(shàng)的(de)零件。
二、铸钢(gāng)的(de)铸(zhù)造(zào)工(gōng)艺特点
铸(zhù)钢的机械性(xìng)能比铸铁高,但其铸造(zào)性(xìng)能却比铸铁差。因为铸钢的熔点较高,钢液易氧化、钢水(shuǐ)的流动性(xìng)差、收缩大,其体(tǐ)收缩率为10%~14%,线收缩为1.8%~2.5%.为(wéi)防止(zhǐ)铸钢件产(chǎn)生浇不足(zú)、冷隔、缩孔和缩松、裂纹及粘砂等缺陷,必(bì)须采取比(bǐ)铸(zhù)铁复杂的(de)工艺措施:
1、由于钢液的流动性差(chà),为防止铸钢件产生冷隔和浇(jiāo)不足,铸钢件(jiàn)的壁厚不(bú)能小于8mm;浇注系统的结构力求(qiú)简单、且截(jié)面尺寸比铸(zhù)铁的(de)大;采用干铸型或热铸型;适(shì)当提高(gāo)浇注温度(dù),一般为1520~1600℃,因为浇(jiāo)注温度高,钢水的过(guò)热(rè)度大、保持液态(tài)的时间长,流动性(xìng)可得到改善(shàn)。但(dàn)是浇(jiāo)温过高,会(huì)引起晶粒粗(cū)大、热(rè)裂(liè)、气孔和粘砂(shā)等(děng)缺陷。因此一般小型、薄壁及形状复杂的铸(zhù)件,其浇注温度约为(wéi)钢的(de)熔点温度+150℃;大型、厚壁(bì)铸件的浇注温度比其(qí)熔点高出100℃左右(yòu)。
2、由(yóu)于铸钢的收缩(suō)大(dà)大超过铸铁,为防(fáng)止(zhǐ)铸件出现缩孔、缩松缺陷,在铸(zhù)造(zào)工艺上大都采(cǎi)用冒口和、冷铁和补贴(tiē)等措施,以实现顺序凝(níng)固。
此外(wài),为防止铸钢件产生缩孔、缩松(sōng)、气(qì)孔和裂纹缺陷,应使其壁(bì)厚(hòu)均匀(yún)、避免尖角和直角结构、在铸型用型砂(shā)中加(jiā)锯末、在型芯中加焦炭、以及采用空心型芯和(hé)油砂芯(xīn)等来改善(shàn)砂型(xíng)或型芯(xīn)的退让性和透气(qì)性。
铸钢的(de)熔(róng)点(diǎn)高(gāo),相(xiàng)应的其浇注(zhù)温度也高。高温下钢水与铸型材料相互(hù)作用,极易产生(shēng)粘砂缺陷。因此,应采(cǎi)用耐(nài)火(huǒ)度较高的人(rén)造(zào)石(shí)英砂做(zuò)铸(zhù)型,并在(zài)铸(zhù)型(xíng)表面刷由(yóu)石英粉或(huò)锆砂粉制(zhì)得的涂(tú)料。为减(jiǎn)少气体来源、提(tí)高钢水流动性及铸型强度,大多铸钢件用干(gàn)型或(huò)快干(gàn)型来铸造,如采(cǎi)用CO2硬(yìng)化的(de)水(shuǐ)玻璃(lí)砂型。
三、铸钢件的热处理
铸钢件均应(yīng)在热处理后使用。因为铸态下的铸钢件内(nèi)部存(cún)在气孔、裂纹、缩孔和缩松、晶粒(lì)粗大、组织不均(jun1)及(jí)残余内应力等铸造缺陷,使铸钢件的强度、尤其(qí)是塑性和韧性大大降低。
为细化晶粒、均匀组织及消除(chú)内(nèi)应力,铸(zhù)钢件必须进行正(zhèng)火或(huò)退火处理。正火处理后(hòu)的钢,其机械性能较(jiào)退火(huǒ)后的高,成本也较低,所以应用较(jiào)多。但由于正火(huǒ)处(chù)理会引(yǐn)起较退火大的内应力,只适用于含碳(tàn)量小于0.35%的铸(zhù)钢件。因为低碳铸钢件的塑(sù)性好,冷却(què)时(shí)不易开裂。为减小(xiǎo)内应力,铸钢件在(zài)正火后,还应进(jìn)行(háng)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(jìn)行退火处理(lǐ)。铸钢(gāng)件(jiàn)不宜淬(cuì)火,否则极(jí)易开裂(liè)。
四、铸钢的熔炼
铸钢的熔炼一般采用平炉,电弧炉和(hé)感应(yīng)炉等。平炉的特(tè)点(diǎn)是容量(liàng)大、可(kě)利用(yòng)废钢作原料、能准确控制钢的(de)成分并能熔(róng)炼(liàn)优质钢(gāng)及低合金钢(gāng),多用于熔(róng)炼(liàn)质量要(yào)求高的(de)、大型铸钢(gāng)件(jiàn)用(yòng)的钢液。
三相电弧炉的开炉和停(tíng)炉操作(zuò)方便,能保证钢液的成分和质量、对炉料的(de)要求不甚(shèn)严格(gé)、容易升温,故能炼优质钢(gāng)、高级(jí)合金钢和特殊钢等,是生产成型铸钢件的常(cháng)用设备。
此外(wài),采用工频或中频(pín)感应(yīng)炉,能(néng)熔炼各种高(gāo)级(jí)合金钢(gāng)和碳含量极低的钢。感应炉的熔炼速(sù)度快、合金元(yuán)素(sù)烧损小、能源消耗少(shǎo)、且钢液质量高,即杂质含量少、夹杂少。
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