铸造合金及其熔炼-铸钢、有色

《铸造合金及其熔炼-铸钢、有色》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、铸造合金及其熔炼CastingAlloyandItsMelting主讲教师：河南科技大学第一章绪论在机械制造业中，铸钢的应用颇为广泛。由于铸钢具有高的强度和良好的韧性，故适于制造承受重载荷及经受冲击和振动的零件。具有抗磨、耐蚀、耐热等特殊使用性能的专用钢种，则适用于一些特殊的工况条件。铸钢材料的品种从普通碳钢、低合金钢至高合金钢。由于采用铸造方法成形，能够在尺寸、质量和结构复杂程度等方面不受限制，故铸钢件的质量从几十克到数百吨，结构从最简单到极复杂。1.1铸钢的特点：与铸铁材料相比，其优点与缺点如下(1)力学性能较高：强度高，韧性好。(2)

2、具有焊接性铸铁材料一般是不能焊接的，而铸钢材料中大部分都具有焊接性→缺陷可焊补、可用铸——焊结构生产结构复杂的大型铸钢件。(3)熔炼成本较高：采用电弧炉或感应电炉冶炼冶炼过程复杂。(4)造型材料成本较高：浇注温度较高(比铁高150～200℃)，对造型材料的耐火度要求高。(5)铸件成品率较低铸造性能差、流动性较差，形成缩孔、热裂、冷裂及气孔的倾向均比铸铁要大。1.2近年来铸钢生产技术水平发展状况近年来国内外在铸钢生产技术水平方面有很大的提高，主要表现在以下几方面。(1)铸钢的性能不断提高，品种日益齐全：碳钢→合金钢→低合金高强度钢→铸造高合金

3、钢。(2)采用炼钢新技术，提高钢液质量：采用炉外使钢的性能大幅提高，出现了高强度、超高强铸钢。(3)控制钢的结晶过程，改善铸态组织：一次结晶的控制，改善铸钢组织、↑性能（孕育处理、微量元素合金化→细化钢的晶粒、改善铸态组织）。第二章铸造碳钢2.1铸造碳钢的牌号及力学性能工程用铸造碳钢大体上是按其强度划分牌号的，我国按照ISO标准，根据室温下的屈服强度和抗拉强度进行分级，将一般工程用铸造碳钢分为ZG200-400、ZG230-450、ZG270-500、ZG310-570和ZG340-6405个牌号。下表给出了我国一般工程用铸造碳钢5个牌号的

4、成分特点和其对应的力学性能。2.2铸造碳钢的结晶过程和铸态组织1、结晶过程以亚共析钢为例介绍钢的结晶过程（1）一次结晶：当钢液温度降至液相线(AB)时，有高温铁素体(δ-Fe)析出。温度下降至包晶温度时，发生包晶转变，生成奥氏体。温度继续下降，穿过L+γ区时，又有奥氏体自钢液中析出，此析出过程进行到固相线(JE)温度为止，结晶完毕进入γ相区，在γ相区，γ粒化，树枝晶→等轴晶。（2）二次结晶：当温度下降至GS线与PS线之间的区域时，有先共析铁素体α相析出。随着α相的析出，剩余奥氏体的含碳量上升。当温度达到共析转变温度时，发生共析转变，形成珠光

5、体。结晶过程完，钢的组织不再变化。（3）铸态组织特征：晶粒粗大，有时还有魏氏（网状）组织。与热处理后的组织相比，铸态组织的晶粒较粗大，而且存在柱状晶区，铸件断面上典型的晶粒分布见右图。魏氏组织：魏氏体组织形态见右下图。铁索体在奥氏体晶粒内部以一定的方向呈条状析出。这种形态的铁素体常出现在中等含碳量，特别是壁较薄的铸件中。通过热处理，可使魏氏体组织转变为更稳定的粒状组织形态。2.3碳钢铸件的热处理、金相组织及力学性能。目的：细化晶粒，消除魏氏体(或网状组织)和消除铸造应力。热处理方法有退火、正火或正火加回火。1、退火（1）加入温度：将铸件加热

6、至奥氏体温度并保温一段时间，然后随炉冷却。适宜的加热温度AC3以上30～50℃，依钢的含碳量而定，见右图。（2）保温时间：要保证由珠光体→奥氏体完全转变,具体时间依铸件厚度而定，一般每25㎜厚，加热1小时。（3）冷却过程：随炉冷却到200～300℃以下，出炉空冷。（4）特点：优点冷却速度慢，产生的应力小，可避免铸件变形和裂纹。缺点炉子占用时间长，冷速慢，晶粒细化作用不能充分发挥。2、正火正火所采用的加热温度及保温时间与退火相同。不同之处是保温时间达到后将铸件拉出炉外空冷至常温。正火的目的与退火相同，由于冷速快，奥氏体→细小分散的珠光体（索氏

7、体）、韧性高。3、正火加回火为了进—步提高钢的性能，可采取在正火后加以回火的热处理工艺。回火温度为550～650℃。保温时间2～3h空冷。回火的作用：使正火得到的索氏体中的片状渗碳体转变为粒状。使钢的性能得到进一步提高。注意事项：控制升温速度，防止应力及裂纹，特别在650~800℃时，缓慢升温并保留一段时间（相变应用产生）。碳钢不进行淬火的原因是因为淬透性差。4、碳钢组织及不同热处理条件下的力学性能不同碳钢的金相组织见图1。不同热处理条件下的力学性能见图2图1不同含碳量的碳钢在退火状态下的金相组织(均为放大100倍)，图中白色的组织为铁素

8、体,黑(灰)色的组织为珠光体a)C0.22％；b)C0.30％；c)C0.50％2.4影响铸造碳钢力学性能的主要因素1、化学成分（C、Mn、Si、S、P）（1）碳C：钢的主要强化