铸造合金及其熔炼(铸钢及其熔练)

• 第四章 蠕墨铸铁 • 第一节 概述 • 第二节 蠕墨铸铁的金相组织、性能特点、牌号及技术 要求 • 第三节 蠕墨铸铁的化学成分及熔制工艺 • 第四节 蠕墨铸铁的铸造性能、铸造工艺及热处理特点 • 第五节 蠕墨铸铁常见缺陷及防止措施 • 习题与思考题
• 第五章 可锻铸铁 • 第一节 概述 • 第二节 可锻铸铁的金相组织、性能特点、牌号及技术 要求 • 第三节 可锻铸铁的化学成分及白口毛坯的熔制工艺 • 第四节 可锻铸铁的铸造性能、铸造工艺特点 • 第五节 可锻铸铁的退火热处理 • 第六节 可锻铸铁常见缺陷及防止措施 • 题与思考题 • 第六章 特种铸铁 • 第一节 概述 • 第二节 耐磨铸铁 • 第三节 耐热铸铁 • 第四节 耐蚀铸铁 • 习题与思考题
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第七章 铸铁的熔炼用炉 第一节 概述 第二节 冲天炉的基本结构及其辅助装置 第三节 冲天炉炉型分析及常用炉型 第四节 冲天炉的主要工艺参数 习题与思考题 第八章 铸铁的冲天炉熔炼原理及工艺 第一节 概述 第二节 冲天炉熔炼原理 第三节 冲天炉熔炼工艺 第四节 冲天炉炉料及配料计算 第五节 冲天炉熔炼过程的系统控制 习题与思考题
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第十三章 感应电炉 第一节 概述 第二节 感应电炉的熔炼原理 第三节 感应电炉的基本结构 习题与思考题 第十四章 感应电炉熔炼工艺 第一节 概述 第二节 感应电炉熔炼工艺 习题与思考题 参考文献
《铸造合金及其熔炼》
• 期望着同学们与我一同进入到熔炼的生产过程中！ • 期望着同学们学习本门课程后有所获有所得！
第三节铸造合金的流动性 • 一、铸造合金流动性概念及其测试 • 1、铸造合金流动性的概念 • 二、影响铸造合金的因素 • 1、合金的化学成分及结晶特点的影响 • 2、合晶结晶潜热和晶粒形状的影响 • 3、合金的物理性质对流动性的影响

铸造合金及其熔炼1. 合金流动性及其影响因素？改善流动性措施？液态合金的流动能力，影响流动性的主要因素：――合金成分及结晶特点：层状凝固好、糊状凝固差，中间凝固介于二者之间。

结晶温度范围宽，流动性差。

纯金属/共晶合金/金属间化合物流动性好，随成分偏离这几点，流动性变差，但有例外。

——合金液的物理性质粘度越小流动性越好；表面张力越小流动性越好；结晶潜热越大，流动性越好。

――合金液纯净度（气体、夹杂物含量）气体、夹杂物越多，流动性越差，需精炼处理改善措施：正确选择合金成分：结晶温度范围小，如接近共晶成分合理的熔炼工艺：减少杂质含量一一原材料预处理、高温熔炼、净化/精炼处理变质/孕育细化组织：减小枝晶尺寸、提高临界固相量2. 铸件常见缺陷机理及预防措施：1、缩孔、缩松原因：糊状凝固特性、凝固温度范围宽、较大的共晶膨胀使型腔尺寸增大。

防止措施：一一加大铸型刚度。

发挥石墨化膨胀自补缩作用，无帽口铸造。

――增加石墨化膨胀体积。

提高CE，尤其C,强化孕育，防Fe3C形成。

——减少液态收缩。

适当降低浇注温度。

――优化工艺设计，顺序凝固/同时凝固2、夹渣一次渣：熔炼、球化处理（浇注前）形成的非金属夹杂物进入型腔所致——清渣/过滤、适当提高浇注温度、二次渣：浇注过程及尚未凝固前形成的非金属夹杂物一一浇注系统设计，平稳充型，控制Mg残留量3、石墨漂浮（与可锻铸铁的灰点缺陷区分，看看灰点缺陷，课本94页）原因：初生石墨上浮至铸件上表面/冒口防止措施：控制CE<4.6，厚壁铸件适当降低CE。

低硅原铁水+强化孕育4、皮下气孔：原因：铁水中的Mg/MgS与铸型/涂料中水反应生成措施：适当降低残余Mg及铸型水分，型砂添加煤粉5、球化衰退：原因：球化元素随球化处理后时间延长而损耗一一挥发、氧化、回硫；孕育衰退、石墨核心数量减少、石墨球粗大、畸变措施：保持足够球化元素残留量；清渣防回硫；覆盖防氧化减挥发；厚大件用抗衰退能力强的球化剂（铱基重稀土球化剂）；抗衰退孕育剂、加Bi等微量元素3. 常用铸铁的成份、组织、性能特点及应用？1 ）灰铁：以C、Si、Mn、P、S五元素为主，高牌号时还含有少量Cr、Mo、Cu、Ni、Sn等合金元素；碳主要以片状石墨形式存在，基体为P+F,常以P为主；断口呈暗灰色；铸造性能好、强度较低（<400MPa）、冲击韧性及伸长率很低，导热性、减振性较好。

单元铬钢的缺点是具有回火脆性。往铬钢中加入适 量的钼，能减轻钢的回火脆性倾向。加相能进一步提高钢 的淬透性。此外，由于铬和铂都具有提高渗碳体热稳定性， 防止在高温条件下珠光体发生分解的作用，而且钼能显著 提高钢的再结晶温度，防止钢在高温下发生晶粒长大，因 此铬钼钢具有良好的耐热性能。当往钢中加入适量的第三 种合金元素钒时，能显著地细化晶粒，使钢的强度和韧性 进一步提高。而且钒也具有防止钢在高温下晶粒长大的作 用。因此铬铝钒钢适用于耐热零件，在高温(450一650 ℃) 条件下应用。如ZG20CrMoV和ZG15Cr1Mo1 V钢在汽轮机 制造中，用于制造高压缸和主汽阀等重要铸件，在高温高 压的过热蒸汽的作用下长期地工作。这种在高温下具有持 久强度的钢属于热强钢。
低合金高强度铸钢（ 第五节 低合金高强度铸钢（HSLA） ）
近年来，由于炼钢和铸造技术的发展，低
合金高强度铸钢开始在生产中应用，出现 了屈服强度达到420MPa以上的高强度铸钢 和750MPa以上的超高强度铸钢，这些钢同 时具有高强度强度和高韧性，能满足机械 设计对材料的高断裂韧性值的要求。在前 面表7-2和表7-3列出的钢种中，有一些即 属于低合金高强度钢。
将铸态的钢加热至奥氏体区温度并保温一段时间， 使钢中的碳氮化合物固溶在奥氏体中，然后进行淬火和回 火。回火过程中有N（C，N）和V （G，N）析出。钼的 作用是从动力学方面延迟这些化合物的析出过程，使之能 在较低的温度下，以弥散的微细质点状态析出。从而在析 出物的周围造成应力场，达到析出强化的效果。 钼对含铌钢的屈服强度的影响见图7-3。
表7一6中列举了一些铸造低合金钢的加热温度。低合 金铸件的保温时间与碳钢铸件相同，一般是按照铸件壁厚 决定，每25mm增加1h保温时间。 三、回火后的冷却速度 合金元索锰、铬和单独使用的钼，都会促使钢产生回火 脆性。而当钼与锰或铬配合使用时，能抑制钢的回火脆性。 但在任何情况下，低合金铸件在回火后，均应采取快冷。 即使是加钼的锰钢或铬钢，采取快速冷却也能改善其力学 性熊，特别是屈服强度和韧性。因此在铸件结构条件允许， 不易产生变形和开裂条件下，可采取水冷。

铸钢件材料及其熔炼1铸造碳钢我国多年来沿用的是以钢的含碳量作为分级的标准。

表1列出铸造碳钢的国家标准中，关于钢的牌号，化学成份和机械性能的要求，牌号中的“ZG"表示铸钢，其后的数字表示钢中碳的重量分数的公称值，以万分之几表示。

铸造碳钢依其杂质元素磷和硫含量的高低而分为三级，磷和硫单项质量分数各低于0.04%的特质(Ⅰ级)钢;低于0.05%的优质(Ⅱ级)钢.低于0.06%的为普通（Ⅲ级）钢。

表1 铸造碳钢的牌号、化学成分及机械性能一般工程用铸造碳钢的标准（GB5676-85）将铸造碳钢按照室温下的机械性能分为5个牌号，即ZG200-400、ZG230-450、ZG270-500、ZG310-570和ZG340-640。

对钢中的基本化学成分只规定其质量分数的上限，对钢中残余合金元素的限制比较宽。

2铸造低合金钢2.1 通用铸造低合金钢系列钢种在机械制造中，通用的铸造低合金钢主要包括锰系、铬系和镍系三个系列。

这些系列钢种是在铸造碳钢的成分基础上进行合金化，并通过相就的热处理，以获得比铸造钢更高的常温机械性能的。

1）锰系低合金钢以锰作为主要合金化元素，而以硅、钼等作为辅助强化元素，构成锰钢、锰硅钢、锰硅铬钢和锰钼钢。

2）铬系低合金钢以铬作为主要合金化元素，而以钼、镍等作辅助强化元素，构成铬钢，铬镍钢。

3）镍系低合金钢以镍作为主要合金化元素，而以铬或与作辅化元素构成镍钢、镍铬钢、镍铬钼系钢种。

2.2 具有特殊性能和用途的低合金钢种根据对铸件提出的特殊使用性能要求，进行钢的合金设计，即是有专门用途的铸造低合金钢种，其中包括用于厚大截面而又不允许淬火处理的析出强化型低合金钢，耐热用低合金钢，低温用低合金钢以及抗磨用低合金钢等。

3 铸造高合金钢在铸造高合金钢中，加入有合金元素总量在10%（质量分数）以上，加入的合金元素可以是一种，两种，或更多种。

钢中含有大量合金元素后，组织发生了根本的变化。

使得钢具有特殊的使用性能，例如ωMn=13%的奥氏体高锰钢，具有很高的抗冲击磨损的性能，又如ωcr=18%、ωNi=的奥氏体不锈钢，具有很好的耐腐性能等，因此，高合金铸钢实际上是特种铸钢。