铸钢件的分类及制造(zào)技术
发布时间: 2025-01-07 来源(yuán):洛阳顺(shùn)祥机械有限公司 点(diǎn)击:928
对于强度、塑性和韧(rèn)性要(yào)求(qiú)更高的(de)机器零(líng)件,需要采用铸钢(gāng)件,铸钢件的产量仅次于(yú)铸铁(tiě),约(yuē)占铸(zhù)件(jiàn)总产量的15%。
一、按照化学(xué)成分铸钢可分为碳素(sù)铸钢(gāng)和合金(jīn)铸钢两(liǎng)大(dà)类。其中以碳(tàn)素铸钢应用最广,占铸钢总产量的80%以上。
1、碳素铸(zhù)钢
一(yī)般的,低碳(tàn)钢ZG15的(de)熔点较高、铸造性能差,仅用于(yú)制造电机零件或渗碳零件(jiàn);中碳钢ZG25~ZG45,具有高于各类铸铁的综合性能,即强度高、有优良的塑性和韧性,因此适于(yú)制造(zào)形状复杂、强度和韧(rèn)性要求高的零件,如火车(chē)车(chē)轮、锻锤机架和砧(zhēn)座、轧(zhá)辊(gǔn)和高压阀门(mén)等,是碳素铸(zhù)钢中(zhōng)应用最(zuì)多的一类;高(gāo)碳钢ZG55的熔点低(dī),其铸造性能较中(zhōng)碳钢(gāng)的好(hǎo),但其塑性和韧性较差,仅用于制(zhì)造少数的耐磨件。
2、合金铸钢
根据合金元(yuán)素总量的(de)多(duō)少(shǎo),合金(jīn)铸钢可分为两低合金(jīn)钢和高合(hé)金钢大(dà)类。
(1)低(dī)合(hé)金铸(zhù)钢,我(wǒ)国主要应用锰系、锰(měng)硅系及铬(gè)系等(děng)。如ZG40Mn、ZG30MnSi1、ZG30Cr1MnSi1等(děng)。用来制造齿轮(lún)、水压机工作缸(gāng)和水轮机转子等(děng)零件,而ZG40Cr1常用来制造高强度(dù)齿轮和(hé)高强(qiáng)度轴等重要受力零(líng)件。
(2)高(gāo)合金铸钢(gāng),具有耐磨、耐(nài)热或耐腐蚀等特殊性能。如高锰钢ZGMn13,是一种抗磨钢,主要用(yòng)于制造在(zài)干磨擦工作条(tiáo)件下使(shǐ)用的零件(jiàn),如挖掘机的抓(zhuā)斗前壁和抓斗齿、拖拉机和坦克的(de)履带等;铬(gè)镍不锈钢ZG1Cr18Ni9和铬不锈钢ZG1Cr13和(hé)ZGCr28等,对硝(xiāo)酸的耐腐蚀性很高,主要用于制造(zào)化工、石油、化纤和食(shí)品等设备上的零件。
二、铸(zhù)钢的(de)铸(zhù)造(zào)工艺特点
铸钢的机械性(xìng)能比铸(zhù)铁高,但其铸造(zào)性能却比铸(zhù)铁差。因为铸钢的熔点较高,钢液(yè)易氧化、钢(gāng)水的流动性差、收缩大,其体收(shōu)缩率为10%~14%,线(xiàn)收缩为1.8%~2.5%.为防止铸钢件产(chǎn)生浇不足、冷隔、缩孔和缩松、裂纹及(jí)粘砂等缺陷,必须采取比铸铁复杂的工艺措施:
1、由(yóu)于钢液(yè)的流动(dòng)性差,为防(fáng)止铸钢(gāng)件产(chǎn)生冷隔和浇(jiāo)不足,铸(zhù)钢件的壁(bì)厚不(bú)能小于8mm;浇(jiāo)注系统的结构力求简单(dān)、且截面尺寸(cùn)比铸铁的(de)大;采(cǎi)用干铸型或(huò)热铸型(xíng);适当提高浇注温度(dù),一般为1520~1600℃,因(yīn)为浇注(zhù)温(wēn)度高(gāo),钢水的过热度(dù)大、保持液态的时间(jiān)长,流动性可得到改善。但是浇温(wēn)过高,会引起晶粒粗大、热裂、气孔和粘砂等缺陷。因此一般(bān)小(xiǎo)型、薄壁及形状复(fù)杂的(de)铸(zhù)件,其浇注温度约为钢的熔点温度+150℃;大(dà)型、厚壁铸件的浇注温度比其熔点高出100℃左(zuǒ)右。
2、由于铸钢的收缩大大超过铸铁,为(wéi)防止铸件出现缩孔、缩松缺陷(xiàn),在铸造(zào)工艺上大都(dōu)采用(yòng)冒口和、冷铁和补贴等(děng)措施(shī),以实现顺序凝固(gù)。
此外,为防止铸钢件产生缩孔(kǒng)、缩松、气孔(kǒng)和裂纹缺陷,应使其壁厚均匀(yún)、避免尖角和直角(jiǎo)结构、在铸型用型砂中加锯(jù)末(mò)、在型芯(xīn)中加(jiā)焦炭、以及(jí)采用(yòng)空心型芯和(hé)油砂芯(xīn)等来改善砂型或型芯的退让(ràng)性和透气(qì)性。
铸(zhù)钢的熔点高,相应的其浇注温度(dù)也(yě)高。高温下钢水与铸型材料相(xiàng)互作用,极易产生粘砂缺陷。因此,应(yīng)采用(yòng)耐火度较高的人造石英砂做铸型,并在(zài)铸型表面刷由石英粉或锆砂粉制得的涂料。为减少(shǎo)气体来源、提高钢水流动性及铸型(xíng)强度,大(dà)多铸钢件用干型或快干型来(lái)铸造(zào),如采用CO2硬(yìng)化的水玻(bō)璃砂型。
三、铸钢件的热(rè)处(chù)理
铸钢件(jiàn)均应在热处理(lǐ)后使用。因为铸(zhù)态下的铸钢(gāng)件内(nèi)部(bù)存(cún)在气(qì)孔、裂纹、缩孔和(hé)缩(suō)松、晶粒粗大、组织不均及残余内(nèi)应(yīng)力等铸造缺陷,使铸钢(gāng)件的强度、尤(yóu)其是塑性和韧性大(dà)大降低。
为细化晶粒、均(jun1)匀组织及消除(chú)内(nèi)应力(lì),铸钢件必须进行正火或退火处理。正(zhèng)火(huǒ)处理后(hòu)的钢,其机械性能较退火后的高,成本(běn)也较低,所(suǒ)以应用较多(duō)。但由(yóu)于正火处理会引(yǐn)起(qǐ)较退(tuì)火大的内应力,只适用于含碳量小于0.35%的(de)铸钢件。因(yīn)为低碳铸钢件的塑性(xìng)好(hǎo),冷却时不易开裂。为减小内应力,铸钢件在正火后,还(hái)应进行高温回火。对(duì)于含碳量(liàng)≥0.35%的、结构复杂(zá)及易产生裂纹的(de)铸钢件,只(zhī)能(néng)进行退火处理。铸钢件不宜淬(cuì)火,否则极易开(kāi)裂。
四、铸(zhù)钢的熔炼
铸钢的(de)熔(róng)炼一般采用平炉,电弧炉和感应炉等。平炉的特点是容量大、可(kě)利用废钢作(zuò)原(yuán)料、能准确控制(zhì)钢(gāng)的(de)成分并能熔炼优质钢及低合金钢,多用于熔炼质量要求高的、大型(xíng)铸(zhù)钢件用的钢液。
三(sān)相电弧炉的开炉和停炉操作方便,能保证钢液的成分和质量、对炉料(liào)的要求不甚严格、容(róng)易(yì)升温,故能炼优质钢、高级合(hé)金钢和特殊钢等,是(shì)生产成型铸钢(gāng)件的(de)常用设备。
此外,采用(yòng)工频或中频感应炉,能熔炼各种高级(jí)合金钢和碳含(hán)量极低的钢。感(gǎn)应炉(lú)的熔(róng)炼速度快、合金元素(sù)烧损(sǔn)小、能源消耗(hào)少、且钢液质(zhì)量高,即杂质含量少、夹杂少。
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