铸钢(gāng)件的分类及制造技术
发布时间: 2025-01-07 来源:洛(luò)阳多宝平台网页版登录入口和顺祥机(jī)械有(yǒu)限公司 点击:904
对于强度、塑性和(hé)韧(rèn)性(xìng)要求更高的机器零件,需要(yào)采用铸钢件,铸钢(gāng)件的产量仅次于铸铁,约占铸件(jiàn)总产量的15%。
一、按照化(huà)学成分铸钢(gāng)可分为碳素铸钢和合金(jīn)铸钢两大类。其中以碳素铸钢(gāng)应用最广,占铸钢总(zǒng)产量的80%以上。
1、碳素铸钢
一(yī)般的(de),低(dī)碳钢ZG15的熔点较高(gāo)、铸造性能差,仅用(yòng)于(yú)制(zhì)造电机零件或(huò)渗碳零件(jiàn);中(zhōng)碳钢ZG25~ZG45,具有高(gāo)于各(gè)类铸(zhù)铁的综合性能,即强度高、有优良的(de)塑性和韧性,因(yīn)此适于(yú)制造形状复杂(zá)、强度(dù)和韧性要求高的零件,如火车车(chē)轮、锻锤机架和(hé)砧座、轧辊和高压阀门(mén)等,是碳(tàn)素铸钢中(zhōng)应用最(zuì)多的一类(lèi);高碳(tàn)钢ZG55的(de)熔点低,其铸造性能较(jiào)中碳钢的好,但其塑性和韧性较差,仅用于(yú)制造(zào)少数的耐(nài)磨件。
2、合金(jīn)铸(zhù)钢(gāng)
根据合金元素总量的多少,合(hé)金铸钢(gāng)可分为(wéi)两低合金钢和高合金钢(gāng)大类。
(1)低合金(jīn)铸钢(gāng),我国主要应用(yòng)锰系、锰硅系及铬系等。如ZG40Mn、ZG30MnSi1、ZG30Cr1MnSi1等。用来制造齿轮、水压(yā)机工作缸和水(shuǐ)轮机转子(zǐ)等(děng)零件,而ZG40Cr1常用来制(zhì)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(yǒu)耐磨、耐热或耐腐蚀等特殊性能。如高锰(měng)钢ZGMn13,是一种抗磨钢(gāng),主要(yào)用于制造在干(gàn)磨擦工作条件下使(shǐ)用的零件,如挖掘(jué)机(jī)的抓斗前壁和抓斗齿、拖拉机和坦克的履带(dài)等(děng);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(gāo),主要用(yòng)于制造化工、石油、化(huà)纤(xiān)和食品(pǐn)等设备上的(de)零(líng)件。
二、铸钢的铸造工(gōng)艺特点
铸钢的机械性能比铸铁(tiě)高,但其铸造性能(néng)却比铸(zhù)铁(tiě)差。因为铸(zhù)钢的(de)熔点较高,钢液易氧化、钢(gāng)水的流动(dòng)性差(chà)、收缩(suō)大,其(qí)体收缩率为(wéi)10%~14%,线收缩为1.8%~2.5%.为防止铸钢件产生(shēng)浇不足、冷隔(gé)、缩孔和缩松、裂(liè)纹(wén)及粘砂等缺(quē)陷,必须采取比铸铁复杂的(de)工艺(yì)措(cuò)施:
1、由(yóu)于钢液的流动(dòng)性差(chà),为防止铸钢件(jiàn)产生冷隔和浇(jiāo)不(bú)足,铸钢件的壁厚不(bú)能小于8mm;浇注系(xì)统的结构力求简单、且(qiě)截面(miàn)尺寸(cùn)比铸铁的大(dà);采用干铸型或热铸型;适当提高浇注温度,一般为(wéi)1520~1600℃,因为(wéi)浇注温度高,钢水的过热度大、保持液态的时间长,流(liú)动性可得到改善。但是浇(jiāo)温过高(gāo),会引(yǐn)起晶粒粗大、热裂、气孔和粘砂等缺陷。因此一般小型、薄壁及(jí)形状(zhuàng)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(róng)点(diǎn)高出100℃左(zuǒ)右。
2、由于铸(zhù)钢的收(shōu)缩大大超(chāo)过铸铁,为防止铸(zhù)件出现(xiàn)缩孔(kǒng)、缩(suō)松(sōng)缺陷,在铸造工艺上(shàng)大都采用冒口和、冷(lěng)铁和补(bǔ)贴等(děng)措施,以实(shí)现顺序凝固。
此外,为防止铸钢件产生缩孔、缩松(sōng)、气孔和裂纹(wén)缺陷,应使(shǐ)其壁(bì)厚(hòu)均匀(yún)、避免尖角和直角结(jié)构、在铸型用型砂(shā)中(zhōng)加锯末、在型芯中加焦炭、以及采(cǎi)用(yòng)空心(xīn)型芯和油砂(shā)芯等来改善砂(shā)型或型芯的退让性和透气性。
铸(zhù)钢的熔点高,相应的(de)其(qí)浇注温度也高(gāo)。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(yòng)耐火度较高(gāo)的(de)人造石(shí)英砂做铸型(xíng),并在铸型表面刷由石英粉(fěn)或(huò)锆砂(shā)粉制得的涂料。为减少(shǎo)气体来源、提高钢水流动(dòng)性及铸型强度,大多铸钢件用干型(xíng)或快干型来铸造,如采用(yòng)CO2硬(yìng)化(huà)的水玻(bō)璃砂型(xíng)。
三、铸钢件的(de)热处理
铸(zhù)钢件(jiàn)均应在热处理后(hòu)使用。因(yīn)为铸态下的(de)铸钢件内(nèi)部(bù)存在气孔、裂(liè)纹、缩(suō)孔和缩松、晶粒(lì)粗大、组织不均及残余内应(yīng)力等(děng)铸(zhù)造(zào)缺陷,使铸(zhù)钢件的强度、尤其(qí)是塑性和韧性大大降低。
为细化晶粒(lì)、均(jun1)匀(yún)组(zǔ)织及消(xiāo)除内应力(lì),铸钢件必须(xū)进行正火或退火处理。正火处理后的钢(gāng),其机械性能(néng)较(jiào)退火后的高,成本也较低,所以应用(yòng)较多。但由于正(zhèng)火处(chù)理会引(yǐn)起较退火(huǒ)大(dà)的内应力,只适(shì)用于含碳量小(xiǎo)于0.35%的铸钢件。因为(wéi)低碳铸钢件(jiàn)的塑性好,冷却时不(bú)易开裂(liè)。为减小内(nèi)应力,铸(zhù)钢件(jiàn)在正火后,还(hái)应进行高温回(huí)火。对于含碳量≥0.35%的、结构复杂及易(yì)产生裂纹的铸钢件,只能(néng)进(jìn)行(háng)退火处理(lǐ)。铸钢件(jiàn)不宜淬火,否则(zé)极(jí)易开裂。
四、铸钢的熔(róng)炼
铸钢的熔炼一般(bān)采用平炉,电弧炉和(hé)感应炉等。平(píng)炉的特点(diǎn)是容量大、可(kě)利用废钢(gāng)作原料、能准确控(kòng)制(zhì)钢的成分并能熔炼优质钢及低合(hé)金钢,多用于熔炼(liàn)质量要求(qiú)高的、大型铸钢件用的钢液。
三相电(diàn)弧炉的开炉和停炉操作(zuò)方便(biàn),能保证钢液的成(chéng)分和质量、对炉料的要求不(bú)甚严格、容(róng)易升温,故能炼优质(zhì)钢、高级合(hé)金钢(gāng)和特殊钢等,是(shì)生产成型铸钢(gāng)件的常用设(shè)备。
此(cǐ)外,采用工频或中(zhōng)频(pín)感应炉,能熔炼各种高级合金钢(gāng)和碳(tàn)含量极(jí)低的钢。感应炉的熔炼速(sù)度快、合金元素(sù)烧损(sǔn)小(xiǎo)、能源消耗少(shǎo)、且钢液质量高,即杂质含量少、夹杂少(shǎo)。