铸钢及铸造有色金属.docx

一次结晶过程：从钢液开始结晶起至完全凝固形成奥氏体止。二次结晶：从钢液完全凝固开始，经过奥氏体枝晶的粒化和再结晶，至共析转变终了止。一次结晶过程决定碳钢晶粒大小和形状，影响偏析、缩松、热裂的形成。二次结晶过程决定着碳钢的金属基体组织和铸造应力的形成。铸态组织的特征是：晶粒粗大；存在魏氏组织或网状组织；存在偏析。消除魏氏组织的方法热处理——退火、正火。热处理的目的是细化晶粒；消除魏氏体（或网状组织）；消除铸造应力。常用热处理工艺：退火、正火、正火加回火一退火（Aｃ3 + 30-50℃，保温，炉冷）1.适用范围含碳量大于0.35%或含碳量小于0.35%，但结构特别复杂的铸钢件。2.作用：细化晶粒，消除魏氏组织和内应力，提高塑性。3.金相组织F + 片状P4.特点:能较好的改善铸铁性能；能充分消除铸件内应力，最大限度避免铸铁变形和开裂；适于处理结构复杂件；生产率低。二正火（Aｃ3 + 30-50℃，保温，空冷）1.适用范围含碳量小于0.35%的铸钢件。2.作用细化晶粒；消除魏氏组织；提高硬度，改善切削加工性。3.金相组织F + 索氏体4.特点:获得更高的力学性能，冲击韧性好；生产率高；铸件内应力大。三正火+ 回火 1. 金相组织F + 粒状索氏体 2.特点获得良好的综合力学性能。铸造碳钢中的基本元素：C、Si、Mn、P、S。 C: 对金相组织和力学性能起主要作用； Si、 Mn：对提高和改善力学性能有良好作用； P、S：有害杂质，越少越好。1. C的影响:随着含碳量的增加，钢的强度、硬度提高，塑性和韧性下降。2. Si的影响:对性能的影响不大，主要作用是脱氧。3. Mn的影响脱氧：FeO + Mn = MnO + Fe氧化锰溶解度小，熔点较高，可以进入炉渣，从而消除氧的有害作用。脱硫：FeS + Mn = MnS + Fe硫化锰熔点高（1600℃），有害作用小。注：为了保证Mn的脱硫作用，必须满足 Mn/S≥1.714. P的影响:降低塑性、韧性，造成铸件产生冷脆现象。5. S的影响:使力学性能大大下降，铸件高温下易产生热脆现象，焊接性能下降。与铸铁比，碳钢的铸造性能较差，其主要表现：流动性低；易氧化、夹渣；收缩大（缩孔、缩松、热裂、冷裂倾向大）；更易产生气孔；易粘砂。二）影响流动性的因素1.浇注温度同一含碳量的钢，浇注温度越高，流动性好。（强调的是过热度。）2.含碳量过热度相同的条件下，随着含碳量的不同，结晶温度间隔大，流动性差。（强调的是成分变化。）铸造低合金钢一、铸造碳钢在性能上存在的主要问题1. 淬透性差；2. 使用温度范围小(-40~400℃)；3. 抗磨性及耐腐蚀性差。三、常用合金元素在低合金钢中的作用主要作用：提高淬透性；细化晶粒；固溶强化铁素体。（一）Mn1.存在状态一部分形成固溶体，一部分形成合金渗碳体（Fe,Mn）3 C。2.作用扩大奥氏体区；显著提高淬透性；固溶强化。3.不利影响增大过热敏感性；增加回火脆性。（二）Si1.存在状态形成固溶体(不形成碳化物)。2.作用缩小奥氏体区；固溶强化；细化珠光体；与其他元素配合可提高淬透性。3.不利影响降低塑性、韧性；热处理中易脱碳。（三）Cr1.存在状态形成固溶体;形成多种形式碳化物；形成合金渗碳体。2.作用缩小奥氏体区；固溶强化；提高淬透性（双C曲线）；沉淀强化；小于2%时，即提高强度，又提高塑性。3.不利影响增加回火脆性（四）Mo1.存在状态形成固溶体;形成碳化物。2.作用缩小奥氏体区；提高淬透性；显著提高高温强度；含量大于1%时，有沉淀强化作用。3.不利影响单独使用时增加回火脆性。（五）Ni1.存在状态形成固溶体(不形成碳化物）。2.作用扩大奥氏体区；提高淬透性；固溶强化；细化珠光体；改善低温韧性；提高抗氧化性。六）Cu1.存在状态少部分固溶，大部分以游离态析出。2.作用扩大奥氏体区；降低熔点，提高流动性；固溶强化；沉淀强化（含量大于0.75%，配合热处理）；提高韧性（经过调质处理）。高合金钢高锰钢的特点：高锰钢是一种耐冲击的抗磨钢；具有一单一奥氏体组织；具有表面加工硬化现象；内部韧性好。2.铸态组织高锰钢的铸态组织为奥氏体加碳化物。3.热处理目的：消除碳货物，获得单一奥氏体。方法：水韧处理不锈钢二）耐腐蚀原理：使不锈钢具有耐蚀性的合金元素主要是铬。当钢中含铬量达到一定的浓度 (约12%)以上时，就会在钢的晶粒表面形成一层致密的、含氧化铬的薄膜，其组成可以用表示FeO.Cr2O3。这种氧化膜在氧化性酸类(如硝酸)中具有高的化学稳定性，称为钝化膜。腐蚀原因：碳化物沿晶界析出，晶粒表面形成贫Cr层。提高铸造不锈钢性能的途径1.加入足够量的Cr（＞13％） 2. 尽量降低含碳量3.加入Ni，增大溶碳能力4.加入Ti 、Nb（稳定化元素），与