铸钢件(jiàn)的分类及制造(zào)技术
发(fā)布时间: 2025-01-07 来源:洛阳米兰官方网页版和顺祥(xiáng)机械有限公司 点击:914
对(duì)于(yú)强度、塑性和韧性(xìng)要求更高(gāo)的机器零件,需要(yào)采用铸钢件,铸钢件的(de)产(chǎn)量仅(jǐn)次(cì)于(yú)铸(zhù)铁,约占铸件(jiàn)总(zǒng)产量的(de)15%。
一、按(àn)照(zhào)化学成分铸(zhù)钢可分为碳素铸钢和合金铸钢两大(dà)类。其中以碳素(sù)铸钢应用最广,占铸钢总产量的80%以上。
1、碳素铸钢
一(yī)般(bān)的,低碳钢ZG15的熔(róng)点较高、铸造(zào)性能(néng)差(chà),仅用(yòng)于制造电(diàn)机零件或渗碳零件(jiàn);中(zhōng)碳(tàn)钢ZG25~ZG45,具有高于各类铸铁的综合性(xìng)能,即强度高、有优良的塑性和韧性,因此适于制(zhì)造形状(zhuàng)复杂、强度和韧性要求高的零件,如火车车轮、锻锤机架和砧座、轧辊(gǔn)和(hé)高(gāo)压阀门等,是碳素铸钢中应(yīng)用最多的一类;高碳钢ZG55的熔点低,其铸造性能(néng)较中(zhōng)碳钢的好,但其(qí)塑性和韧性较(jiào)差,仅用(yòng)于(yú)制(zhì)造(zào)少数(shù)的耐磨件。
2、合金铸(zhù)钢
根(gēn)据(jù)合金元(yuán)素总量的多少,合(hé)金铸钢可分为两低合金钢和高合(hé)金钢大(dà)类。
(1)低(dī)合金铸钢,我国主要(yào)应用(yòng)锰(měng)系(xì)、锰(měng)硅系及铬系等(děng)。如ZG40Mn、ZG30MnSi1、ZG30Cr1MnSi1等。用来制造齿轮、水压机工作缸和水(shuǐ)轮机转子(zǐ)等零件,而ZG40Cr1常用来制造高强度齿轮(lún)和高强度轴等(děng)重要受力零件。
(2)高合金铸钢,具有耐磨(mó)、耐(nài)热或耐腐蚀等(děng)特殊性能。如高(gāo)锰钢ZGMn13,是(shì)一种抗磨(mó)钢,主要用于制(zhì)造(zào)在干磨(mó)擦工作条件下使用(yòng)的零件(jiàn),如挖掘机的(de)抓斗前壁和抓(zhuā)斗(dòu)齿、拖拉机和坦克的履(lǚ)带等;铬镍不锈钢ZG1Cr18Ni9和铬不锈钢(gāng)ZG1Cr13和ZGCr28等,对硝酸(suān)的(de)耐(nài)腐蚀性很高,主(zhǔ)要用(yòng)于制造化工、石油、化纤和食品等设备上的零件。
二、铸钢的铸造工艺特点
铸钢的机械性能比铸铁高,但其(qí)铸造性能却(què)比(bǐ)铸铁(tiě)差。因为铸钢的熔点较高(gāo),钢液易氧化、钢水的流动性差、收(shōu)缩大,其体收缩率为(wéi)10%~14%,线收(shōu)缩为(wéi)1.8%~2.5%.为防止铸钢件产生(shēng)浇不足、冷隔、缩孔(kǒng)和缩松、裂纹及粘砂等缺陷,必须采(cǎi)取(qǔ)比铸铁复杂的工艺(yì)措施(shī):
1、由于(yú)钢(gāng)液(yè)的流动性差(chà),为防(fáng)止铸钢件产生冷隔和浇(jiāo)不足,铸钢件的(de)壁厚(hòu)不能小于8mm;浇注系统的结(jié)构力求(qiú)简单(dān)、且截面尺寸比铸(zhù)铁的大(dà);采用干铸型(xíng)或(huò)热铸型;适当(dāng)提高(gāo)浇注温度,一般为1520~1600℃,因为(wéi)浇注温度高,钢水的过热度大、保持液态的(de)时间长,流动性可得到改善。但是浇温过高,会引起晶粒粗大、热裂、气孔和粘(zhān)砂等缺陷。因此(cǐ)一般小型、薄壁及形状复杂的铸件,其浇注温度约为钢的(de)熔点(diǎn)温度+150℃;大型、厚壁(bì)铸件的浇注(zhù)温度比(bǐ)其(qí)熔点高出100℃左右。
2、由(yóu)于铸(zhù)钢的收(shōu)缩大大(dà)超过铸铁,为防(fáng)止(zhǐ)铸件(jiàn)出现(xiàn)缩孔、缩(suō)松缺陷,在铸造工艺上大都采用冒口(kǒu)和、冷(lěng)铁和补贴(tiē)等(děng)措施,以实现顺序凝固。
此外,为(wéi)防止铸钢件产生缩孔、缩(suō)松、气(qì)孔(kǒng)和裂纹缺陷,应(yīng)使其壁厚(hòu)均匀(yún)、避免尖角和直角(jiǎo)结构、在铸型用型砂中加(jiā)锯末、在型芯中加焦炭(tàn)、以(yǐ)及采用空心型芯和(hé)油砂(shā)芯(xīn)等来改善砂型或型芯的退让(ràng)性和透(tòu)气性。
铸(zhù)钢(gāng)的熔点高,相应的其浇注(zhù)温度也(yě)高。高温下钢水与铸型材料相互作用,极易产(chǎn)生粘砂缺陷(xiàn)。因此,应采用耐火度较高的人(rén)造石英砂(shā)做铸型,并在铸型(xíng)表面刷由石英粉或(huò)锆砂粉制得的涂料。为(wéi)减少气体来源(yuán)、提高钢水流动性及铸型强(qiáng)度,大多铸(zhù)钢(gāng)件用干型或快干型来(lái)铸造,如采用CO2硬化的水玻璃砂型。
三、铸(zhù)钢件(jiàn)的热处理
铸钢件均应在(zài)热处理后(hòu)使用(yòng)。因为铸态(tài)下的铸钢(gāng)件内部存在(zài)气孔(kǒng)、裂纹(wén)、缩孔和(hé)缩松、晶粒粗大、组织不均及残余内应力等铸造缺陷,使铸钢件的强度、尤其是(shì)塑(sù)性和韧性大大降(jiàng)低。
为细化晶粒、均(jun1)匀组织及(jí)消除内应力,铸钢件必须进(jìn)行(háng)正(zhèng)火或退火处理。正火处理后的钢,其机械性能较退火(huǒ)后的高,成本也较低,所以应用较多。但(dàn)由于正(zhèng)火处理会引起较退火大的(de)内应力,只适(shì)用于含(hán)碳量小于0.35%的(de)铸钢件。因为(wéi)低(dī)碳铸钢件的塑性好,冷却(què)时(shí)不易开裂。为(wéi)减小(xiǎo)内应力,铸钢件在正火后,还应(yīng)进行(háng)高(gāo)温回火(huǒ)。对于含(hán)碳量≥0.35%的、结(jié)构复杂及易(yì)产生裂纹的铸钢件,只能进(jìn)行退火处理。铸钢件不宜淬火(huǒ),否(fǒu)则极易开裂。
四、铸(zhù)钢(gāng)的熔炼
铸钢(gāng)的熔炼一般采(cǎi)用平炉,电弧(hú)炉和感(gǎn)应炉等。平炉的特点(diǎn)是容量大、可利用废钢作原料、能准确控制钢的(de)成分并能熔(róng)炼优质钢及低合(hé)金(jīn)钢(gāng),多用于(yú)熔炼质量要(yào)求高的、大型铸钢件用的钢液。
三相电弧炉的开炉和停炉操作(zuò)方便,能保证钢液的成分(fèn)和质(zhì)量、对炉(lú)料的要求不(bú)甚(shèn)严格、容易(yì)升温,故能炼优质钢、高级合金钢和特殊钢等,是生产(chǎn)成型铸钢件的常用设(shè)备。
此外,采(cǎi)用工频或中(zhōng)频(pín)感应(yīng)炉,能熔炼各种高级合金钢和碳含量极低的钢。感应炉的熔炼速度快、合(hé)金元素烧损(sǔn)小、能源消(xiāo)耗少、且钢液(yè)质量高(gāo),即杂质含量少、夹杂(zá)少。
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