铸钢件硬脆及脱碳方法整理.docx

铸钢件硬脆及脱碳方法资料整理问题描述铸钢硬脆，机加工容易断裂（猜测为含碳量过高）采用废钢熔炼制造（牌号为45#）需要解决的有：（1）已知需要的钢材性能在45#与A3（Q235）之间，查找标准的45#与A3（Q235）钢化学成分。（2）熔炼中脱碳方法此外由于铸钢件硬脆的原因很多，如合金杂质，气体杂质，铸件冷却速度，未进行热处理等，以下将分四个部分描述这一问题。（1）45#钢与A3钢的化学成分（2）铸钢过程中可能导致硬脆的原因，及具体描述（3）标准的铸钢过程的描述（4）其中脱碳及其他改进方法的整理1 45#钢与A3钢的化学成分及性能1.1 A3钢材A钢材（旧牌号）现为Q235，它是甲类钢，这类钢生产厂家出厂时只保证机械性能而不保证化学成份，所以杂质成份如S、P可能多一点，其含碳量在0.2%左右，大致相当于20号钢，与新标准中Q235相当。Q235分A、B、C、D四级(GB/T 700-2006)Q235材料化学成分牌号CMnSiSPQ235A≤0.22%≤1.4%≤0.35%≤0.050%≤0.045%Q235B≤0.20%≤1.4%≤0.35%≤0.045%≤0.045%Q235C≤0.17%≤1.4%≤0.35%≤0.040 %≤0.040%Q235D≤0.17%≤1.4%≤0.35%≤0.035%≤0.035%A、B、C、D硫含量依次递减；A和B的磷含量相同，C的磷含量次之，D磷含量最少Q235力学性能牌号抗拉强度（MPa）屈服强度（MPa）伸长率（δ5/%）Q235375-500≥235≥26（a≤16mm）伸长率（δ5/%）：≥26（a≤16mm）≥25（a16-40mm）≥24（a40-60mm）≥23（a60-100mm）≥22（a100-150mm）≥21（a150mm）其中 a 为钢材厚度或直径。(具体描述见《材料工程大典第二卷：钢铁材料工程（上）》p246-247)1.2 45#钢材45#钢为优质碳素结构钢优质碳素结构钢是碳素钢中硫、磷含量比较低，钢质洁净度比较高的钢类。45#钢材料化学成分牌号CMnSiSP45#0.42~0.50%0.50~0.80%0.17~0.37%≤0.045%≤0.040%CrNiCu≤0.25%≤0.25%≤0.25%Q235力学性能牌号抗拉强度（MPa）屈服强度（MPa）伸长率（δ5/%）45#≥355600≥16(具体描述见《材料工程大典第二卷：钢铁材料工程（上）》p252-253)1.3 Mn与Si作用硅的脱氧能力比锰还要强，在常用的脱氧元素中仅次于铝，炼钢过程中硅铁是常用的脱氧剂。硅几乎全部溶于铁素体从而提高钢的强度、硬度、弹性，降低塑性、韧性，硅可以显著提高抗拉强度，小幅提高屈服强度。碳素钢硅含量（质量分数）通常小于0.35％。少部分硅元素存在于硅酸盐夹杂中。少量的硅仅作为杂质存在时对碳钢的性能作用不显著。硅提高钢的时效敏感性，提高韧脆转变温度。硅能提高抗氧化能力和抗腐蚀能力。锰是在炼钢时用锰脱氧和脱硫而残存在钢中的元素。一般认为锰是有益元素。锰大部分溶于铁素体，形成置换固溶体使铁素体强化；一部分锰溶于Fe3C中，形成合金渗碳体；锰还能增加珠光体的相对量，并使珠光体变细，这都会使钢的强度增加。锰与硫有很强的结合力，生成的油6能减轻硫的有害作用，在普通碳素结构钢中需要留有一定的锰（一般锰含量为0.25％一0.80%)，同时锰还有提高钢的淬透性作用。可以提高钢材强度，当锰含量较低，只作为杂质元素时对强度影响不显著，对焊接性能影响不大。锰使钢的抗腐蚀能力减弱。其他元素如P、S为杂质元素并且有害，需要控制含量.他诸如，H、O、N、Cr、Ni、Cu为带入杂质，具体作用在此不描述。(具体描述见《材料工程大典第二卷：钢铁材料工程（上）》p244)1.4结论从描述，要求韧性在Q235到45#钢之间可以知道，含碳量应在0.2%~0.45%之间，假设为0.3%。若用45#钢为原料不经过脱碳，熔炼考虑烧损，碳含量不可能达到0.3%韧性不能满足要求。因此需要脱碳。其次Mn与Si的含量如上所说应为Si小于0.35％，Mn0.25％一0.80%。2 铸钢过程中可能导致硬脆的原因及解决方案由于铸钢件硬脆的原因很多，如合金杂质，气体杂质，铸件冷却速度，未进行热处理等，以下将具体描述。由于具体问题需结合现场实际的条件，如：熔炼炉种类，炉料，熔炼时间，工艺，冷却模具，铸钢热处理等，这里只是大体定性分析2.1杂质元素的影响这里主要指的是P、S、H、N、O的影响，可能会影响韧性如P、H、N，或是产生铸造缺陷在机加工时引起断裂如O等(具体描述见《铸造手册第二卷：铸钢》p30)其解决方法一般都是在熔炼过程中的氧化期和沼渣加以除去，具体可以见后面标准熔炼过程2.2非金属夹杂物的影响钢中的非金属夹杂物包括筑化物、硫化物