铸造的工艺技术四.ppt

铸造的工艺技术（四） 铸钢件生产 李文法 2013.9.4 铸钢也是一种重要铸造合金，其年产量仅次于灰口铸铁，约为可锻铸铁和球墨铸铁之总和。 一、铸钢的类别和性能。 按照化学成分，铸钢可分为铸造碳钢和铸造合金钢两大类。其中，碳钢应用较广，约占铸钢件中产量的80%。如表，为常见铸造碳钢的牌号、成分、机械性能和用途 注：1、ZG表示铸钢，后面两组数字表示平均含碳量的万分数。 2、表中所列为正火状态的机械性能。 由表可见，，铸钢的综合机械性能高于各类铸铁，它不仅强度高，并有优良的塑性和韧性。因此，适于制造形状复杂、强度和韧性要求都高的零件，如火车轮、锻锤机架和砧座、高压阀门、轧锟等。铸钢较球墨铸铁性能稳定，质量较易控制，这个优点在大断面铸件和薄壁铸件生产中尤为明显。此外，铸钢的焊接性能好，便于 采用铸-焊联合结构制造形状复杂的巨大铸件，因此铸造在重型机械制造中甚为重要。 常用的铸造碳钢主要是含碳0.25~0.45%的中碳钢，这是由于低碳钢熔点高，流动性差，易氧化和热裂，通常仅利用其软磁性制造电磁吸盘和电机零件，高碳钢虽然熔点较低，但塑性差 易冷裂，仅用于制造某些耐磨件。为了提高钢的机械性能，可在碳钢的基础上加入少量（＜3.5%）合金元素，如Mn、Si、Cr、Mo、V等，这些合金结构钢淬透性好，适用于需要热处理强化的零件。 如欲使钢具有耐磨，耐蚀，耐热等特殊性能，则需加入更多的合金元素（＞10%）。例如，ZGMn13铸造耐磨钢，其平均含碳量为1.2%、含锰量13%，这种钢经淬火“韧化处理”后有很高的韧性，而零件在使用过程中表层因加工硬化，硬度，耐磨性可大为提高，但心部仍有很高的韧性能够承受冲击，因此常用来制造坦克和推土机的履带板，火车道叉，破碎机颚板等。又如 ZGICr18Nig为铸造镍铬不锈钢，这种钢耐蚀型性甚高，常用来制造耐酸泵等石油，化工用机器和设备。 二、铸钢件的生产特点 1、钢的熔炼 铸钢的熔炼必须采用炼钢炉，如平炉，电弧炉，感应电炉等。 近些年来，感应电炉在我国得到了迅速发展，感应电炉等炼各种高级合金钢及含碳极低的钢，其熔炼速度快、能源消耗少，且钢水质量高，适于小型铸钢件生产。 2、铸造工艺 钢的浇注温度高、比重大、流动性差，钢水易吸气和氧化，同时体积收缩率约 为铸铁的三倍，因此铸造困难，容易产生浇不足，气孔，缩孔，缩松，热裂，粘砂等铸造缺陷。为防止上述缺陷，除应在铸件设计时认真对待外，必须在工艺上采取相应的措施。 铸钢在砂型应有高的耐火性和抗粘砂性，以及高的强度，透气性和退让性。为提高型砂的耐火性和透气性，要采用颗粒大而均匀的石英砂；大铸件常采用人工破碎的石英砂。为防止粘砂，型腔表面要涂以石英粉或锆砂粉涂料。为降低铸型材料的发气性，提高强度，改善填充条件，大件多采用干型或水玻璃砂快干型，此外型砂中还常加入糖浆，糊精或木屑等，以提高强度和退让性。 铸钢件的浇注系统和冒口的安置对铸件质量有很 大影响，必须使之既能防止缩孔、缩松，又能防止裂纹，一般来说。铸钢件都要安置冒口和冷铁。使之实现顺序凝固。如图 为ZG25齿圈的铸造工艺方 案。该齿圈尽管壁厚不均匀 但因壁厚较大（80mm）， 心部仍有可能产生缩孔和 缩松，故需采用冒口使其 顺序凝固，由于冒口的补缩 距离有限，为此除采用三 个冒口外，在各冒口间还 须安置冷铁，使齿圈形成三 个补缩区。此时，浇入的钢 水首先在冷铁处凝固，形成朝着冒口方向的顺序凝固，使齿圈上各部分的收缩都能得到金属液的补充。可以看出，铸钢件常采用较多的冒口，从而消耗了大量钢水（一般为铸件重量的25~50%）增大了造型和切割冒口的工作量。 3、铸钢件的热处理 热处理时生产铸钢件的必要工序。因为铸态钢件晶粒粗大、组织不均匀，且常存有残余内应力，致使铸件的强度，特别是塑性和韧性不够高。为克服上述缺点，铸钢件必须进行正火或退火。正火钢的机械性能较退火高，成本低，所以应尽可能采用正火，但正火较退火的内应力大，因此形状复杂，容易产生裂纹的铸件，或者较易硬化的钢仍以退火为宜。 各种合金砂型铸造的浇注温度 壁越厚浇注温度越低 * * 机座、箱体、锤座、车轮、轴架。 飞轮、机架、齿轮、蒸汽锤和水压机工作钢。 联轴器、齿轮、齿轮圈、重负荷机架。 起重机齿轮、联轴器、轧棍。 40 35 30 20 19 15 12 10 240 280 320 350 450 500 550 600 0.20~0.45 0.20~0.45 0.20~0.45 0.20~0.45 0.5~0.8 0.5~0.8 0.5~0.8 0.5~0.8