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铸钢铸钢及特种材质(一)

  

铸钢铸钢及特种材质(一)


铸钢

cast steel

  钢液注入一定形状的金属或耐火材料的型腔中冷凝成的钢制品。在铸造组织状态下直接使用,称铸钢件。1740年,英国亨茨曼(B.Huntsman)发明了坩埚炼钢法,首次炼出可以浇铸的液体钢。1845年菲舍尔(J.C.Fischer)用液体钢铸造马蹄铁在英国取得专利权,开创了铸钢技术。目前一些工业国家铸钢件的产量大约占钢的总产量2%左右,苏联约占6%。铁路、建筑、冶金机械、重型矿山机械、船舶等制造部门是使用钢铸件最多的行业。

  铸钢与变形钢材相比,主要优点有:①铸钢件较少受尺寸、形状和重量的限制,单重可以从几克(如假牙)到几百吨,且易于铸成用其他加工成型方法难以得到的复杂形状。②铸钢件可以减少机械切削加工量,提高金属利用率。③使难以进行塑性变形和切削加工的合金钢成形。④一般锻轧材的轴向性能和横向性能差别较大,铸钢则没有这种方向性。⑤铸钢的晶粒比变形钢材粗大,某些高合金耐热铸钢的高温强度和抗蠕变性能比锻轧材更高。   铸钢中存在疏松、偏析、收缩、气泡、夹杂、粗晶等缺陷。铸钢中这些缺陷既不象变形钢材可在锻轧加工过程中被焊合或细化,也不能用冷加工强化的方法提高性能。因而它的力学性能(主要是塑性和韧性),一般要比同钢种的锻轧材低一些,部件愈大,差异愈大。至于耐磨性、焊接性、被切削性等则与锻轧材无明显区别。

  铸钢件应用广泛,美国1960~1969年钢铸件的应用在各部门之间分配情况如下:

    铁路    40.1%    汽车工业    6.81%

    建筑    12.28%    石油    5.31%

    轧钢    8.37%    其他    19.3%

    采矿    7.83%

  铸钢分碳铸钢与合金铸钢。①碳铸钢的化学成分(%)通常为:C 0.12~0.62,Si 0.20~0.45,Mn0.35~0.80,P≤0.06,S≤0.06,而碳的含量对机械性能起着决定性作用。碳铸钢的抗拉强度在38~70kgf/mm2,伸长率在12~15%之间。②合金铸钢按合金元素的含量分为低合金铸钢、高合金铸钢和中合金铸钢。低合金铸钢含合金元素总量小于2.5%,加入合金元素,可使力学性能提高。高合金铸钢含合金元素总量大于10%,加入合金元素可使铸钢件具有某些特殊性能(如耐磨、耐蚀、不锈、耐热等)。如含铬 13%的不锈钢和含锰 13%的耐磨高锰钢,都是典型的高合金铸钢。中合金铸钢的合金元素含量在2.5~10.0%之间,与低合金或高合金铸钢相比,优越性不大,很少应用。合金铸钢在整个铸钢中的比重逐渐增长,70年代在工业发达国家已占30%以上。

  铸钢生产工艺,依据所要求的铸钢件的尺寸、精度、表面光滑程度和内部组织可选用相应的金属铸造方法。连续铸造因具有独特的优越性,在冶金工业中已广泛地用以代替一般的钢锭模铸。


铸钢

  cast steel

  用以浇注铸件的钢。铸造合金的一种。铸钢分为铸造碳钢、铸造低合金钢和铸造特种钢3类。

  ①铸造碳钢。以碳为主要合金元素并含有少量其他元素的铸钢。含碳小于0.2%的为铸造低碳钢,含碳0.2%~0.5%的为铸造中碳钢,含碳大于 0.5%的为铸造高碳钢 。随着含碳量的增加,铸造碳钢的强度增大,硬度提高。铸造碳钢具有较高的强度、塑性和韧性,成本较低,在重型机械中用于制造承受大负荷的零件,如轧钢机机架、水压机底座等;在铁路车辆上用于制造受力大又承受冲击的零件如摇枕、侧架、车轮和车钩等。

  ② 铸造低合金钢。含有锰 、铬、铜等合金元素的铸钢。合金元素总量一般小于 5% ,具有较大的冲击韧性,并能通过热处理获得更好的机械性能。铸造低合金钢比碳钢具有较优的使用性能,能减小零件质量,提高使用寿命。

  ③铸造特种钢。为适应特殊需要而炼制的合金铸钢,品种繁多,通常含有一种或多种的高量合金元素,以获得某种特殊性能。例如 ,含锰 11%~14 % 的高锰钢能耐冲击磨损,多用于矿山机械、工程机械的耐磨零件;以铬或铬镍为主要合金元素的各种不锈钢,用于在有腐蚀或 650 ℃以上高温条件下工作的零件,如化工用阀体、泵、容器或大容量电站的汽轮机壳体等


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