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二、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%。但是澆溫過高,會引起晶粒、熱裂、氣孔和粘砂等缺陷。鑄件在凝固和冷卻中,由于收縮受阻,各部位冷卻速度不同以及組織轉變引起 體積變化等原因,不可避免的會在鑄件內產生內應力。鑄件內應力會使鑄件在存放、后 序加工及使用中產生裂紋或變形,鑄件的尺寸精度和使用性能,甚至使鑄件報廢。 形狀和的完善化設計、小的應力集中系數以及整體結構性強等特點,都體現鑄鋼件設計的靈活性和工藝優勢:1)鑄鋼件冶金制造適應性和可變性強,可以選擇不同的化學成分和組織控制,適應于各種不同工程的要求;可以通過不同的熱處理工藝在較大的范圍內選擇力學性能和使用性能,并有良好的焊接性能和加工性能。因此,對于有較大鑄造殘留應力的鑄件,尤其是形狀復雜的大型鑄件,應在機械加工 前進行內應力處理。鑄件在焊補時也會產生內應力,因此,焊補后的鑄件也應進行 內應力處理。
山東ZG40Cr25Ni35Nb鑄鋼整體鑄造常采用的鑄件內應力處理是自然時效和人工時效。自然時效是將鑄件 平穩地放置在空地上,一般放置6-18個月,好經過夏季和冬季。大型鑄鐵件,如床 身,機架等一般采用這種時效 隨著與模壁距離的,模壁影響逐漸減弱,晶體沿與模壁相垂直的方向生長成彼此平行的柱狀晶體。在鑄件的中心部位,散熱已無顯著的方向性,且可地朝各個方向生長直至彼此,故形成等軸晶區。由此可見,鑄件內的組織是不均勻的,一般說來,晶粒比較。。自然時效鑄件尺寸的效果比人工時效好,但周 期長,因此中小鑄件、甚至大鑄件通常都采用人工時效來內應力。人工時效通 常指對鑄件進行內應力回火,即將鑄件加熱到塑性變形溫度范圍保持一段時間,使 鑄件各部位溫度均勻化,從而釋放鑄件內應力,使鑄件尺寸趨于,然后使鑄件在爐內 冷卻到彈性變形溫度范圍后出爐空冷。此外,振動時效作為一種鑄件內應力的 新工藝,由于其能耗和處理成本較低,且在內應力及保證鑄件尺寸性方面效果 顯著,也越來越受到。 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。
為了鑄型強度、退讓性,型砂中常加入各種添加劑。在澆注和冒口的設計上。由于鑄造碳鋼傾向逐層凝固,收縮大,因此多采剛順序凝固原則來設置澆注和冒口.以防止縮孔、縮松的出現。一般來說,鑄鋼件都要設置冒口。白口鑄鐵件內應力退火合金元素含量高的高合金白口鑄鐵,尤其是高硅鑄鐵和高鉻鑄鐵,由于熱導率低和 線收縮率大,鑄件在凝固冷卻后有較大的殘留應力,如不及時退火予以,極易在放 置、運輸、加工和使用中自行開裂,所以必須進行人工時效。
2)對于體積較大、較重的鑄件,至少在兩個大致垂直的方向對局部或分區進行磁化。好采用直流或半波整流的便攜式或式磁粉探傷機,用觸頭法或磁軛法,干法連續法或濕法連續法,對鑄件局部或分區進行檢測。檢測一般應在兩個互相垂直的方向上進行。高合金白口鑄鐵的人工時效工藝,一般是以20-100℃/h 的加熱速度使鑄件升溫到800-900℃,保溫一段時間后以20-50℃ 的冷卻速度隨爐冷卻到100-150℃以下出爐。形狀復雜和導熱性極差的鑄件,加熱速度和冷卻速度取下限;一般鑄件的加熱 速度和冷卻速度取上限。保溫時間t=δ/25(h),式中δ為鑄件厚度(mm)。
以下是實際生產中采用的高硅耐酸鑄鐵件和高鉻鑄鐵件的人工時效規范。
4.缺陷的定量較困難由于鑄鋼件對聲波的衰減大,缺陷形狀復雜,以人工缺陷為基準的缺陷定量評定,誤差較大,用計算的對缺陷定量難度更大。以上所述正是鑄件檢測的困難所在,這些困難使鑄件檢測受到一定的。但另一方面由于鑄件要求較低,允許存在單個缺陷尺寸較大,數量較多,同時鑄件缺陷出現的部位規律性強,因此鑄件檢測還是具有一定的價值。高硅鑄鐵件(ω(C)=0.3%-0.8% , ω(Si)=14.5%、ω(Mn)=0.3%-0.8%、ω(S)≤0.07%、ω(P)≤0.1%)。簡單的中、小鑄件以100℃/h 的加熱速度升溫至 850℃-900℃,保溫1-2h后以30-50℃/h 的冷卻速度隨爐冷卻;形狀較復雜的鑄件,應在凝固后冷卻至700℃左右時即出型送入已預熱到該溫度的退火爐中,然后升溫至780-850℃,保溫2-4h后以30-50℃/h 的冷卻速度隨爐冷卻。
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。四、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,多用于熔煉要求高的、大型鑄鋼件用的鋼液。高鉻鑄鐵件(ω(C)=0.5%-1.0% , ω(Si)=0.5%-1.3%、ω(Mn)=0.5%-0.8%、ω(Cr)=26%-30%、ω(S)≤0.08%、ω(P)≤0.1%)或ω(C)=1.5%-2.2% , ω(Si)=1.3%-1.7%、ω(Mn)=0.5%-0.8%、ω(Cr)=32%-36%、ω(S)≤0.1%、ω(P)≤0.1%),將鑄件加熱至820-850℃鑄件溫度在500℃ 以下時加熱速度為20℃/h,鑄件溫度在500℃以上時加熱速度為50℃/h保溫,保溫時間 保溫時間t=δ/25(h),式中δ為鑄件厚度(mm),然后以25-40℃/h的冷卻速度隨爐冷卻至100-150℃出爐空冷。 鑄造要求鑄鋼節點在澆注前應對鋼水進行爐前化學成分檢測,合格后方可進行澆注。鑄鋼節點合型前應檢查型腔和砂芯芯頭的幾何形狀及尺寸、檢查出氣孔和砂芯排氣通道,保證暢通。鑄鋼節點的澆注溫度應根據鑄件大小、熔煉容量、及鋼包大小來確定。
山東ZG40Cr25Ni35Nb鑄鋼整體鑄造 冷鐵也應用較多。此外,應盡量采用形狀簡單、截面面積較大的底注式澆注,使鋼液迅速、平穩地充滿鑄型。(3)熱處理。鑄鋼的熱處理通常為退火或正火。退火主要用于w(C)≥0.35%或結構特別復雜的鑄鋼件,這類鑄件塑性差,鑄造應力大,鑄件易開裂。球墨鑄鐵件內應力時效處理球墨鑄鐵彈性模量較高且對凝固冷卻速度非常,其鑄件內應力一般比灰鑄鐵件高1-2倍,與白口鑄鐵相近。因此,對形狀復雜、壁厚差較大的球墨鑄鐵件,即使無特殊 的熱處理要求,一般也應進行內應力的低溫時效處理。球墨鑄鐵件的應力傾向 比灰鑄鐵小,且與其基體組織有關,其低溫時效回火的工藝要點是:將鑄件加熱到Ac1以 下溫度保溫一段時間后隨爐冷卻到彈性溫度范圍,于200-250℃出爐空冷。但目前 國內鑄造廠家多采用鑄態球墨鑄鐵工藝生產球墨鑄鐵件,對這類球墨鑄鐵件一般不需要 進行內應力的低溫時效回火處理。壁薄的鑄鋼件采用快速澆注法,壁厚的采用慢——快——慢的澆注,并保持一定的充型壓力。鑄鋼節點的澆口冒口在清砂是采用鋸割、氧氣切割和電弧切割的去除。鑄鋼節點的表面采用噴砂拋丸的清理。鑄鋼節熱處理時應對爐溫進行均勻性檢測。