鑄鋼件

　　用鑄鋼制作的零件就是鑄鋼件了。與鑄鐵性能相似，但比鑄鐵強度好。鑄鋼件在鑄造過程中易出現氣泡、角度定位不準確等缺點，在長期使用中就有可能出現機殼斷裂的現象。

　　鑄鋼

　　用以澆注鑄件的鋼。鑄造合金的一種。鑄鋼分為鑄造碳鋼、鑄造低合金鋼和鑄造特種鋼3類。

　　①鑄造碳鋼。

　　以碳為主要合金元素并含有少量其他元素的鑄鋼。含碳小于0.2%的為鑄造低碳鋼，含碳0.2%～0.5%的為鑄造中碳鋼，含碳大于0.5%的為鑄造高碳鋼。隨著含碳量的增加，鑄造碳鋼的強度增大，硬度提高。鑄造碳鋼具有較高的強度、塑性和韌性，成本較低，在重型機械中用于制造承受大負荷的零件，如軋鋼機機架、水壓機底座等;在鐵路車輛上用于制造受力大又承受沖擊的零件如搖枕、側架、車輪和車鉤等。

　　②鑄造低合金鋼。

　　含有錳 、鉻、銅等合金元素的鑄鋼。合金元素總量一般小于5%，具有較大的沖擊韌性，并能通過熱處理獲得更好的機械性能。鑄造低合金鋼比碳鋼具有較優的使用性能，能減小零件質量，提高使用壽命。

　　③鑄造特種鋼。

　　為適應特殊需要而煉制的合金鑄鋼，品種繁多，通常含有一種或多種的高量合金元素，以獲得某種特殊性能。例如 ，含錳11%～14%的高錳鋼能耐沖擊磨損，多用于礦山機械、工程機械的耐磨零件;以鉻或鉻鎳為主要合金元素的各種不銹鋼，用于在有腐蝕或650℃以上高溫條件下工作的零件，如化工用閥體、泵、容器或大容量電站的汽輪機殼體等。鑄鋼件1 鑄件表面及近表面缺陷的檢測

　　1.1 液體滲透檢測 　液體滲透檢測用來檢查鑄件表面上的各種開口缺陷，如表面裂紋、表面針孔等肉眼難以發現的缺陷。常用的滲透檢測是著色檢測，它是將具有高滲透能力的有色(一般為紅色)液體(滲透劑)浸濕或噴灑在鑄件表面上，滲透劑滲入到開口缺陷里面，快速擦去表面滲透液層，再將易干的顯示劑(也叫顯像劑)噴灑到鑄件表面上，待將殘留在開口缺陷中的滲透劑吸出來后，顯示劑就被染色，從而可以反映出缺陷的形狀、大小和分布情況。需要指出的是，滲透檢測的精確度隨被檢材料表面粗糙度增加而降低，即表面越光檢測效果越好，磨床磨光的表面檢測精確度最高，甚至可以檢測出晶間裂紋。除著色檢測外，熒光滲透檢測也是常用的液體滲透檢測方法，它需要配置紫外光燈進行照射觀察，檢測靈敏度比著色檢測高。

　　1.2 渦流檢測 　渦流檢測適用于檢查表面以下一般不大于6～7MM深的缺陷。渦流檢測分放置式線圈法和穿過式線圈法2種。：當試件被放在通有交變電流的線圈附近時，進入試件的交變磁場可在試件中感生出方向與激勵磁場相垂直的、呈渦流狀流動的電流(渦流)，渦流會產生一與激勵磁場方向相反的磁場，使線圈中的原磁場有部分減少，從而引起線圈阻抗的變化。如果鑄件表面存在缺陷，則渦流的電特征會發生畸變，從而檢測出缺陷的存在，渦流檢測的主要缺點是不能直觀顯示探測出的缺陷大小和形狀，一般只能確定出缺陷所在表面位置和深度，另外它對工件表面上小的開口缺陷的檢出靈敏度不如滲透檢測。

　　1.3 磁粉檢測 　磁粉檢測適合于檢測表面缺陷及表面以下數毫米深的缺陷，它需要直流(或交流)磁化設備和磁粉(或磁懸浮液)才能進行檢測操作。磁化設備用來在鑄件內外表面產生磁場，磁粉或磁懸浮液用來顯示缺陷。當在鑄件一定范圍內產生磁場時，磁化區域內的缺陷就會產生漏磁場，當撒上磁粉或懸浮液時，磁粉被吸住，這樣就可以顯示出缺陷來。這樣顯示出的缺陷基本上都是橫切磁力線的缺陷，對于平行于磁力線的長條型缺陷則顯示不出來，為此，操作時需要不斷改變磁化方向，以保證能夠檢查出未知方向的各個缺陷。

　　2 鑄件內部缺陷的檢測 　對于內部缺陷，常用的無損檢測方法是射線檢測和超聲檢測。其中射線檢測效果最好，它能夠得到反映內部缺陷種類、形狀、大小和分布情況的直觀圖像，但對于大厚度的大型鑄件，超聲檢測是很有效的，可以比較精確地測出內部缺陷的位置、當量大小和分布情況。

　　2.1 射線檢測(微焦點XRAY) 　射線檢測，一般用X射線或γ射線作為射線源，因此需要產生射線的設備和其他附屬設施，當工件置于射線場照射時，射線的輻射強度就會受到鑄件內部缺陷的影響。穿過鑄件射出的輻射強度隨著缺陷大小、性質的不同而有局部的變化，形成缺陷的射線圖像，通過射線膠片予以顯像記錄，或者通過熒光屏予以實時檢測觀察，或者通過輻射計數儀檢測。其中通過射線膠片顯像記錄的方法是最常用的方法，也就是通常所說的射線照相檢測，射線照相所反映出來的缺陷圖像是直觀的，缺陷形狀、大小、數量、平面位置和分布范圍都能呈現出來，只是缺陷深度一般不能反映出來，需要采取特殊措施和計算才能確定。現在出現應用射線計算機層析照相方法，由于設備比較昂貴，使用成本高，目前還無法普及，但這種新技術代表了高清晰度射線檢測技術未來發展的方向。此外，使用近似點源的微焦點X射線系統實際上也可消除較大焦點設備產生的模糊邊緣，使圖像輪廓清晰。使用數字圖像系統可提高圖像 的信噪比，進一步提高圖像清晰度。

　　安全生產技術

　　按照化學成分鑄鋼可分為碳素鑄鋼和合金鑄鋼兩大類。

　　碳素鑄鋼

　　一般的，低碳鋼ZG15的熔點較高、鑄造性能差，僅用于制造電機零件或滲碳零件;中碳鋼ZG25～ZG45，具有高于各類鑄鐵的綜合性能，即強度高、有優良的塑性和韌性，因此適于制造形狀復雜、強度和韌性要求高的零件，如火車車輪、鍛錘機架和砧座、軋輥和高壓閥門等，是碳素鑄鋼中應用最多的一類;高碳鋼ZG55的熔點低，其鑄造性能較中碳鋼的好，但其塑性和韌性較差，僅用于制造少數的耐磨件。

　　合金鑄鋼

　　根據合金元素總量的多少，合金鑄鋼可分為兩低合金鋼和高合金鋼大類。

　　(1)低合金鑄鋼，我國主要應用錳系、錳硅系及鉻系等。如ZG40Mn、ZG30MnSi1、ZG30Cr1MnSi1等。用來制造齒輪、水壓機工作缸和水輪機轉子等零件，而ZG40Cr1常用來制造高強度齒輪和高強度軸等重要受力零件。

　　(2) 高合金鑄鋼，具有耐磨、耐熱或耐腐蝕等特殊性能。如高錳鋼ZGMn13，是一種抗磨鋼，主要用于制造在干磨擦工作條件下使用的零件，如挖掘機的抓斗前壁和抓斗齒、拖拉機和坦克的履帶等;鉻鎳不銹鋼ZG1Cr18Ni9和鉻不銹鋼ZG1Cr13和ZGCr28等，對硝酸的耐腐蝕性很高，主要用于制造化工、石油、化纖和食品等設備上的零件。

　　鑄鋼的鑄造工藝特點

　　鑄鋼的機械性能比鑄鐵高，但其鑄造性能卻比鑄鐵差。因為鑄鋼的熔點較高，鋼液易氧化、鋼水的流動性差、收縮大，其體收縮率為10～14%，線收縮為1.8～2.5%。為防止鑄鋼件產生澆不足、冷隔、縮孔和縮松、裂紋及粘砂等缺陷，必須采取比鑄鐵復雜的工藝措施：

　　1、由于鋼液的流動性差，為防止鑄鋼件產生冷隔和澆不足，鑄鋼件的壁厚不能小于8mm;澆注系統的結構力求簡單、且截面尺寸比鑄鐵的大;采用干鑄型或熱鑄型;適當提高澆注溫度，一般為1520°～1600℃，因為澆注溫度高，鋼水的過熱度大、保持液態的時間長，流動性可得到改善。但是澆溫過高，會引起晶粒粗大、熱裂、氣孔和粘砂等缺陷。因此一般小型、薄壁及形狀復雜的鑄件，其澆注溫度約為鋼的熔點溫度+150℃;大型、厚壁鑄件的澆注溫度比其熔點高出 100℃左右。

　　2、由于鑄鋼的收縮大大超過鑄鐵，為防止鑄件出現縮孔、縮松缺陷，在鑄造工藝上大都采用冒口和、冷鐵和補貼等措施，以實現順序凝固。

　　此外，為防止鑄鋼件產生縮孔、縮松、氣孔和裂紋缺陷，應使其壁厚均勻、避免尖角和直角結構、在鑄型用型砂中加鋸末、在型芯中加焦炭、以及采用空心型芯和油砂芯等來改善砂型或型芯的退讓性和透氣性。

　　鑄鋼的熔點高，相應的其澆注溫度也高。高溫下鋼水與鑄型材料相互作用，極易產生粘砂缺陷。因此，應采用耐火度較高的人造石英砂做鑄型，并在鑄型表面刷由石英粉或鋯砂粉制得的涂料。為減少氣體來源、提高鋼水流動性及鑄型強度，大多鑄鋼件用干型或快干型來鑄造，如采用CO2硬化的水玻璃砂型。

　　鑄鋼件的熱處理

　　鑄鋼件均應在熱處理后使用。因為鑄態下的鑄鋼件內部存在氣孔、裂紋、縮孔和縮松、晶粒粗大、組織不均及殘余內應力等鑄造缺陷，使鑄鋼件的強度、尤其是塑性和韌性大大降低。

　　為細化晶粒、均勻組織及消除內應力，鑄鋼件必須進行正火或退火處理。正火處理后的鋼，其機械性能較退火后的高，成本也較低，所以應用較多。但由于正火處理會引起較退火大的內應力，只適用于含碳量小于0.35%的鑄鋼件。因為低碳鑄鋼件的塑性好，冷卻時不易開裂。為減小內應力，鑄鋼件在正火后，還應進行高溫回火。對于含碳量≥0.35%的、結構復雜及易產生裂紋的鑄鋼件，只能進行退火處理。鑄鋼件不宜淬火，否則極易開裂。

　　鑄鋼的熔煉

　　鑄鋼的熔煉一般采用平爐，電弧爐和感應爐等。平爐的特點是容量大、可利用廢鋼作原料、能準確控制鋼的成分并能熔煉優質鋼及低合金鋼，多用于熔煉質量要求高的、大型鑄鋼件用的鋼液。

　　三相電弧爐的開爐和停爐操作方便，能保證鋼液的成分和質量、對爐料的要求不甚嚴格、容易升溫，故能煉優質鋼、高級合金鋼和特殊鋼等，是生產成型鑄鋼件的常用設備。

　　此外，采用工頻或中頻感應爐，能熔煉各種高級合金鋼和碳含量極低的鋼。感應爐的熔煉速度快、合金元素燒損小、能源消耗少、且鋼液質量高，即雜質含量少、夾雜少，適于小型鑄鋼車間采用。

　　鑄鋼的分類

　　按照化學成分鑄鋼可分為碳素鑄鋼和合金鑄鋼兩大類。

　　1.碳素鑄鋼

　　一般的，低碳鋼ZG15的熔點較高、鑄造性能差，僅用于制造電機零件或滲碳零件;中碳鋼ZG25～ZG45，具有高于各類鑄鐵的綜合性能，即強度高、有優良的塑性和韌性，因此適于制造形狀復雜、強度和韌性要求高的零件，如火車車輪、鍛錘機架和砧座、軋輥和高壓閥門等，是碳素鑄鋼中應用最多的一類;高碳鋼 ZG55的熔點低，其鑄造性能較中碳鋼的好，但其塑性和韌性較差，僅用于制造少數的耐磨件。

　　2.合金鑄鋼

　　根據合金元素總量的多少，合金鑄鋼可分為兩低合金鋼和高合金鋼大類。

　　(1)低合金鑄鋼，我國主要應用錳系、錳硅系及鉻系等。如ZG40Mn、ZG30MnSi1、ZG30Cr1MnSi1等。用來制造齒輪、水壓機工作缸和水輪機轉子等零件，而ZG40Cr1常用來制造高強度齒輪和高強度軸等重要受力零件。

　　(2) 高合金鑄鋼，具有耐磨、耐熱或耐腐蝕等特殊性能。如高錳鋼ZGMn13，是一種抗磨鋼，主要用于制造在干磨擦工作條件下使用的零件，如挖掘機的抓斗前壁和抓斗齒、拖拉機和坦克的履帶等;鉻鎳不銹鋼ZG1Cr18Ni9和鉻不銹鋼ZG1Cr13和ZGCr28等，對硝酸的耐腐蝕性很高，主要用于制造化工、石油、化纖和食品等設備上的零件。