铸(zhù)钢件(jiàn)的分类及(jí)制造技术
发布时(shí)间: 2025-01-07 来源:洛阳乐家和顺祥机械(xiè)有限公司 点(diǎn)击:941
对于强度、塑性和韧性要(yào)求更高(gāo)的(de)机(jī)器零件(jiàn),需(xū)要采用铸(zhù)钢件,铸钢(gāng)件(jiàn)的(de)产量(liàng)仅次于铸铁,约(yuē)占铸件总产(chǎn)量的(de)15%。
一(yī)、按照化学成分铸(zhù)钢可分(fèn)为碳素铸钢和合金铸钢两大类。其中以碳素铸钢(gāng)应用最广,占铸钢总产量的80%以上。
1、碳素铸(zhù)钢
一般的,低碳钢ZG15的熔(róng)点较高、铸(zhù)造性能差,仅用于制造电机零件或渗碳零(líng)件;中碳钢ZG25~ZG45,具有高于各类铸铁的综合性(xìng)能,即强(qiáng)度高、有优良的(de)塑性和韧性,因此适于制造形状复杂、强度和韧性要求高的零件(jiàn),如火车(chē)车轮、锻锤机架和砧座、轧辊和高压阀门等,是碳素铸钢中(zhōng)应用最(zuì)多的一类;高碳钢ZG55的(de)熔点低,其铸造性能较中碳(tàn)钢(gāng)的好,但其塑性(xìng)和韧(rèn)性较差,仅用于制造少数的耐磨(mó)件。
2、合金铸钢
根据(jù)合(hé)金(jīn)元(yuán)素总量的多(duō)少,合金铸钢可分(fèn)为两低合金钢(gāng)和高合金钢大类。
(1)低合金铸钢(gāng),我(wǒ)国主要(yào)应(yīng)用锰系、锰硅系(xì)及铬系(xì)等。如ZG40Mn、ZG30MnSi1、ZG30Cr1MnSi1等。用来制造齿轮、水压机工作缸和水轮机转子(zǐ)等零件,而ZG40Cr1常用(yòng)来制(zhì)造高(gāo)强度齿(chǐ)轮(lún)和高强度轴等重要(yào)受力零件。
(2)高(gāo)合金(jīn)铸(zhù)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,是一(yī)种抗(kàng)磨钢,主要用于制造在(zài)干磨擦工作条件下使用的(de)零件,如挖掘机的抓斗前壁和(hé)抓斗齿、拖拉机(jī)和坦克的履带等;铬镍(niè)不(bú)锈钢ZG1Cr18Ni9和铬不锈(xiù)钢ZG1Cr13和ZGCr28等,对(duì)硝酸的耐腐蚀性(xìng)很高,主要(yào)用于制造化工、石油、化纤和食品(pǐn)等设(shè)备上的零件。
二、铸钢(gāng)的(de)铸造工艺特点
铸钢的机械(xiè)性能比铸铁高(gāo),但其铸造性能却比铸铁差。因为铸钢的(de)熔点较高,钢液易氧化(huà)、钢水的流动性差(chà)、收缩大,其体收缩率为10%~14%,线收缩为1.8%~2.5%.为防(fáng)止铸钢件产(chǎn)生浇不足、冷隔、缩(suō)孔和缩松、裂纹(wén)及粘砂(shā)等缺陷,必须采取比(bǐ)铸铁复杂的工(gōng)艺措施:
1、由于钢液的流(liú)动性差,为(wéi)防止铸钢(gāng)件产(chǎn)生冷隔和浇不足(zú),铸钢件的(de)壁(bì)厚(hòu)不能小于8mm;浇注(zhù)系(xì)统的结构(gòu)力求简(jiǎn)单、且截面尺寸比铸(zhù)铁的大(dà);采(cǎi)用干(gàn)铸型(xíng)或热(rè)铸型;适当提高浇注温度,一(yī)般为1520~1600℃,因为浇注温度高,钢水的过热(rè)度大、保持液态的时(shí)间长(zhǎng),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(kǒng)和(hé)粘砂等(děng)缺陷。因(yīn)此一般小型、薄壁及形(xíng)状(zhuàng)复杂的铸件,其浇(jiāo)注(zhù)温度约为钢(gāng)的熔(róng)点温(wēn)度(dù)+150℃;大型、厚壁铸(zhù)件的浇注温度比其熔点高出100℃左右。
2、由于(yú)铸(zhù)钢的收缩大大超过(guò)铸(zhù)铁(tiě),为防止铸(zhù)件出现缩孔、缩(suō)松缺陷,在铸造工艺上大都采用冒口和(hé)、冷(lěng)铁和补贴等措(cuò)施,以实(shí)现顺序凝(níng)固。
此外,为防(fáng)止铸钢件产生(shēng)缩孔、缩松、气(qì)孔和裂纹缺(quē)陷,应使其壁(bì)厚均匀、避免(miǎn)尖角和(hé)直角结构、在铸型用型砂中加锯末、在型芯中加焦炭、以(yǐ)及(jí)采用空(kōng)心型(xíng)芯(xīn)和油砂芯等来改善砂型或型芯的退(tuì)让(ràng)性(xìng)和透气性。
铸(zhù)钢的熔点高,相(xiàng)应的其浇注温(wēn)度(dù)也高。高温下钢水与铸型材料相互作(zuò)用,极易产生(shēng)粘砂(shā)缺陷。因(yīn)此,应采用(yòng)耐火度较高的人造石英砂做(zuò)铸型,并在铸(zhù)型表面刷由石英粉或锆砂粉制得的涂料。为减少气体来源、提高钢水流动性及铸型(xíng)强(qiáng)度,大多铸钢件用干型或快干型(xíng)来铸造,如(rú)采(cǎi)用CO2硬(yìng)化的(de)水玻璃砂(shā)型。
三、铸钢件的热处理
铸钢件均应在(zài)热处理后(hòu)使用。因为(wéi)铸态下的(de)铸钢件(jiàn)内(nèi)部存(cún)在气孔(kǒng)、裂纹、缩孔和缩松、晶粒粗大、组织(zhī)不均及残余内应力等铸造缺陷,使铸钢(gāng)件的(de)强度(dù)、尤其是塑性和(hé)韧性(xìng)大大(dà)降低。
为细化晶粒、均匀组织及(jí)消(xiāo)除(chú)内应力,铸(zhù)钢件必须进(jìn)行正火或退火处(chù)理。正火处理后的(de)钢,其(qí)机械性能(néng)较退火后的高,成本也较低,所以应(yīng)用较多。但由于正(zhèng)火(huǒ)处理会引起较退(tuì)火大(dà)的内(nèi)应(yīng)力,只适用于含碳量小于0.35%的(de)铸钢件。因为低(dī)碳铸钢件的塑(sù)性好,冷却时不易(yì)开裂。为减小内应力,铸钢件在正火后,还应进行高温(wēn)回火(huǒ)。对于含碳(tàn)量≥0.35%的、结构复杂及易产生裂纹的(de)铸钢件,只能进行退火处理。铸钢件不宜淬火,否则极易开(kāi)裂。
四(sì)、铸钢的熔(róng)炼
铸钢(gāng)的(de)熔炼一般采用平炉,电(diàn)弧(hú)炉和感应炉等。平(píng)炉的特点是容量大、可利用废钢作原料(liào)、能准确控制钢的成分并能熔炼优质(zhì)钢及低合金(jīn)钢,多用于熔炼质量要(yào)求高的、大型铸钢件用的钢液。
三(sān)相电弧炉(lú)的(de)开炉和停炉操作方(fāng)便,能保证钢液(yè)的成分(fèn)和质(zhì)量、对炉料的要求不(bú)甚(shèn)严格(gé)、容易升温,故能(néng)炼(liàn)优质(zhì)钢(gāng)、高级合金钢和特殊钢等(děng),是(shì)生产成型铸钢件的常用(yòng)设备。
此外,采用工(gōng)频或中频感应炉(lú),能熔(róng)炼各种(zhǒng)高级合金钢和碳含量极低的钢。感应炉的熔炼(liàn)速度快、合金元素烧损小、能(néng)源(yuán)消耗少、且钢(gāng)液质量高,即杂质含量少、夹杂少(shǎo)。
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