铸钢基本知识
铸钢材质对照表
铸钢材质对照表摘要：一、铸钢简介1.铸钢的定义2.铸钢的分类3.铸钢的应用领域二、铸钢材质对照表的组成1.铸钢材质的分类2.铸钢材质的主要性能指标3.铸钢材质的国内外标准对照三、铸钢材质对照表的具体内容1.碳素结构钢2.高强度钢3.合金结构钢4.耐磨钢5.耐热钢6.不锈钢四、铸钢材质对照表的使用方法1.如何选择合适的铸钢材质2.如何理解铸钢材质的性能指标3.如何参照国内外标准选择铸钢材质正文：铸钢是一种在铸造状态下使用的钢材，具有优良的铸造性能、机械性能和耐磨性。
铸钢材质对照表是铸钢材料选择和使用的重要参考资料，包含了铸钢材质的分类、主要性能指标和国内外标准对照等内容。
一、铸钢简介铸钢是一种在铸造状态下使用的钢材，具有优良的铸造性能、机械性能和耐磨性。
铸钢的分类主要有碳素结构钢、高强度钢、合金结构钢、耐磨钢、耐热钢和不锈钢等。
铸钢广泛应用于汽车、船舶、机械、石油、化工、航空等领域。
二、铸钢材质对照表的组成铸钢材质对照表主要包括铸钢材质的分类、主要性能指标和国内外标准对照等内容。
其中，铸钢材质的分类包括碳素结构钢、高强度钢、合金结构钢、耐磨钢、耐热钢和不锈钢等。
主要性能指标包括化学成分、力学性能、物理性能和工艺性能等。
国内外标准对照则列出了我国和国外主要国家的铸钢材质标准及牌号。
三、铸钢材质对照表的具体内容1.碳素结构钢：碳素结构钢是以碳为主要合金元素的一类铸钢，具有良好的可锻性、可切削性和耐磨性。
根据含碳量，碳素结构钢可分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。
2.高强度钢：高强度钢是指强度高于普通钢的一种铸钢，具有良好的强度、硬度和耐磨性。
根据合金元素，高强度钢可分为低合金高强度钢、中合金高强度钢和高合金高强度钢。
3.合金结构钢：合金结构钢是以合金元素为主要合金元素的一类铸钢，具有良好的力学性能、物理性能和工艺性能。
根据合金元素，合金结构钢可分为CrMo 钢、NiCrMo 钢、NiCrMoNb 钢等。
4.耐磨钢：耐磨钢是一类具有较高耐磨性的铸钢，主要用于磨损环境下的零部件。
9 铸钢和铸铁
根据铸铁中碳的存在形式分类： ➢白口铸铁：少量碳固溶于铁素体，绝大部分碳以渗碳体形式存在。 ➢麻口铸铁：碳大部分以渗碳体形式存在，少部分以游离石墨形式存在。 ➢灰口铸铁：碳全部或大部分以游离石墨形式存在。 ➢工业上使用的铸铁主要是灰口铸铁。
根据灰口铸铁中石墨的形态分类： ➢灰口铸铁：包含孕育铸铁，石墨的形态为片状。 ➢可锻铸铁：石墨的形态为团絮状。 ➢球墨铸铁：石墨的形态为球状。 ➢蠕墨铸铁：石墨的形态为蠕虫状。
变速箱体
重型机床床身(HT-250)
大型船用柴油机汽缸体(HT-300)
9.4 可锻铸铁 （/玛钢）
石墨呈团絮状的灰口铸铁，是由白口铸铁经长时间石墨化退火获得的。 1）可锻铸铁的组织
基体(F、P)＋团絮状G。铁素体基体可锻铸铁由于表层脱碳而使心部的石墨 多于表层，断口心部呈灰黑色，表层呈灰白色，故又称黑心可锻铸铁。
ZG45 0.42-0.52 0.50-0.80 0.20-0.45 320 580 12 20 3.0
ZG55 0.52-0.62 0.50-0.80 0.20-0.45 350 650 10 18 2.0
2.碳素铸钢的化学成分与力学性能 碳是影响铸造碳钢件性能的主要元素。在亚共析钢范围内，随碳含量的增 加，铸钢的强度、硬度提高，塑性、韧性下降；当超过0.5%C后，屈服强度 不仅不再提高，反而有所下降，由于塑韧性显著下降，硬度过高，钢的切削 性能恶化；由于随碳含量增加，钢的熔化温度降低，故提高碳含量可增加钢 液的流动性。 Si和Mn对碳钢铸造性能的影响与碳类似，但它们的含量过高会增大钢的热 裂倾向。S、P使钢脆化，应严格控制。 与铸铁比，铸钢的强度和塑韧性都较高，但铸造流动性差、收缩率较大。
F+G
铸钢基本知识
1.2 铸钢牌号及表示方法
1.2.1 铸钢代号 “ZG”, Z-铸造，G-钢
1.2.2 以强度表示的铸钢牌号 ZG后面两组数据表示强度，第1组表示屈服强度，第2组表示抗拉
强度，单位MPa.
如：ZGD 650-830
铸钢代号 屈服强度 抗拉强度
精品课件
1.2.3 以化学成分表示的铸钢牌号
1） 碳的标注
精品课件
韧性 降低
（２）第二相强化
Mn、Cr、Mo、W、V 、Ti 、Nb、Zr等合金元 素在钢中能够形成各种碳化物－合金碳化物。
根据元素与碳亲和力的强弱，合金元素分为 强碳化物形成元素：V、Ti、Nb、Zr 弱碳化物形成元素：Mn 中强碳化物形成元素：Cr、Mo、W
精品课件
合金渗碳体
合金碳化物
在要求相同硬度条件下，合 金钢的回火温度高，塑韧性 好。
精品课件
一些含Cr、Ｗ、Mo、V等合 金 元 素 较 多 的 合 金 钢 ， 在 500 ～ 600℃范围内回火时，由于沉淀析 出这些合金元素的碳化物并呈弥散 状分布，因而对材料起到沉淀强化 的作用。
淬火钢在较高温度回火时， 硬度不降低反而升高的现象称为二 次硬化。
“ZG”后面的一组数据表示名义万分碳含量； 当含碳量大于1时，不标注含碳量； 平均碳含量小于0.1%的铸钢，其第1位数前加0； 牌号中碳的名义含量用上限表示。
精品课件
2 ） 合金元素的标注
碳含量后面排列各主要元素符号，每个元 素后面用整数标出名义百 分含量;
锰元素的平均含量小于0.9时，不标注元素符号。平均含量为0.91.4%时，只标符号；
常用的合金元素有： Cr、 Mn、Ni、 Co、Cu、Si、 Al、 B 、 W、 Mo 、 V、Ti、Nb、Zr、 Re等。
铸钢基本知识
铸钢基本知识目录1.铸钢概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3 1.1 铸钢的定义及分类．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 1.1.1 铸钢的定义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 1.1.2 铸钢的分类．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 1.2 铸钢的应用领域．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6 1.2.1 建筑业．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7 1.2.2 交通运输业．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8 1.2.3 能源行业．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．91.2.4 其他领域．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．102.铸钢的基本原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 2.1 铸造过程简介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 2.2 钢液的制备．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12 2.3 铸件的成型方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．142.4 铸钢的凝固与冷却．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．153.铸钢的化学成分．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16 3.1 铸钢的主要化学元素．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17 3.2 元素对铸钢性能的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18 3.3 合金元素的选择与控制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．194.1 强度与硬度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20 4.2 延伸率与断面收缩率．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21 4.3 冲击韧性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．224.4 疲劳性能．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．245.铸钢的加工工艺．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25 5.1 铸钢的熔炼与浇注．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26 5.2 铸件的热处理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28 5.3 铸件的机械加工．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．285.4 铸件的表面处理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．306.铸钢的质量控制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31 6.1 铸钢的质量标准．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32 6.2 铸钢的质量检测方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．336.3 铸钢的质量改进措施．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．347.铸钢的焊接与切割．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．36 7.1 铸钢的焊接方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．37 7.2 焊接材料的选用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．38 7.3 焊接工艺的制定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．407.4 铸钢的切割方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．418.铸钢的腐蚀与防护．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．43 8.1 铸钢的腐蚀机理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．43 8.2 铸钢的防腐措施．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．458.4 铸钢的耐久性研究．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．479.铸钢的发展趋势．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．489.1 新型铸钢材料的研发．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．509.2 铸钢制造技术的创新．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．519.3 铸钢在新兴领域的应用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．529.4 环保型铸钢的研发与应用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．531. 铸钢概述铸钢，作为现代工业中不可或缺的材料，是一种通过将熔融金属倒入模具，待其冷却凝固后形成的具有特定化学成分和机械性能的金属材料。
铸钢的特点和主要用途
铸钢的特点和主要用途铸钢是一种常见的金属制品，具有许多独特的特点和广泛的用途。
本文将详细介绍铸钢的特点和主要用途，并从不同角度对其进行解释。
一、铸钢的特点1. 强度高：铸钢具有较高的强度和硬度，能够承受较大的力和负荷。
这使得铸钢成为制造机械零件、工程结构和交通运输设备等领域的理想材料。
2. 耐磨性好：由于铸钢具有较高的硬度，因此具有较好的耐磨性。
在一些需要经受摩擦和磨损的工作环境中，铸钢能够保持较长时间的使用寿命。
3. 耐腐蚀性强：铸钢在某些特定的环境中具有较好的耐腐蚀性能，能够抵抗酸、碱、盐等腐蚀介质的侵蚀。
这使得铸钢广泛应用于化工、海洋工程和海水处理等领域。
4. 加工性好：铸钢具有较好的可塑性和可加工性，能够通过铸造、锻造、焊接等工艺加工成各种形状的零件和构件。
这使得铸钢成为制造行业中不可或缺的材料。
5. 可靠性高：铸钢具有较高的可靠性和稳定性，能够在极端的工作环境下保持正常运行。
这使得铸钢得到广泛应用于航空航天、核能、电力等高端领域。
二、铸钢的主要用途1. 机械制造：铸钢广泛应用于机械制造领域，如制造机床、汽车零部件、工程机械等。
铸钢具有高强度和耐磨性，能够满足机械设备在高负荷和恶劣工作环境下的要求。
2. 建筑工程：铸钢在建筑领域中起到重要作用，如用于制造钢结构、桥梁和高楼大厦等。
铸钢具有较高的强度和稳定性，能够保证建筑物的安全和稳定。
3. 航空航天：铸钢在航空航天领域中扮演着重要的角色，如用于制造飞机发动机、涡轮叶片和航空零部件等。
铸钢具有高温强度和耐磨性，能够满足航空航天设备的高要求。
4. 能源领域：铸钢在能源领域中应用广泛，如用于制造核电站设备、火力发电设备和风力发电设备等。
铸钢具有较好的耐腐蚀性和高温强度，能够适应能源设备的特殊环境。
5. 海洋工程：铸钢在海洋工程领域中有重要的地位，如用于制造海洋平台、海底管道和海洋结构等。
铸钢具有较好的耐腐蚀性和良好的可靠性，能够应对海洋环境的挑战。
铸钢基本知识2
σb σ k
ζ ＝ ζs: 屈服塑性变形 ζb> ζ > ζs: 均匀塑性变形
ζ达到ζb: 集中塑性变形， 产生颈缩 变形量达k 点后，发生 断裂
s
应变 ε 低碳钢拉伸应力-应变曲线
屈服 塑性 变形
均匀 塑性变形
不均匀集中 塑性变形
应 力 σ
断裂 弹 性 变 形
应变ε
以下力学性能指标均对成分、组织敏感
高碳钢及高碳合金钢）
应变 ε
其它类型材料的应力-应变曲线
衡量材料塑性的指标
伸长率δ 、断面收缩率ψ
L L0 100% L0 A0 A 100% A0
L0、A0：拉伸试样的原始标距长度、原始截面积；
L、A： 拉伸试样断裂后的标距长度、颈缩处最小 截面积
过量变形失效
过量弹性变形 过量塑性变形
除 Mn 外，所有合金元素都阻碍钢在加热时 A 晶粒的长大， 尤其是Ti、 V、Nb、Zr、 Al等，可形成 C 、N 化物，阻碍晶界迁
移，细化晶粒。
2）改变C曲线形状
除 Co 外，固溶于 A 中的合金元素总是不同程 度的增加Ａ稳定性，延缓Ａ的转变，使 C 曲线右移，
淬透性提高。
合金钢可选择油淬，高合金钢甚至空冷即可 获得M组织。
wSi ↑
金元素较多的合金钢，在 500 ～
600℃范围内回火时，由于沉淀析 出这些合金元素的碳化物并呈弥
HRC
一些含Cr、Ｗ、Mo、V等合
散状分布，因而对材料起到沉淀
强化的作用。 淬火钢在较高温度回火时， 硬度不降低反而升高的现象称为 二次硬化。
HRC
回火温度
wMo ↑
回火温度
2.1.3 合金元素提高钢的使用性能 1）提高钢的强度
连续铸钢知识介绍
连续铸钢知识介绍钢的生产过程分为炼钢和烧注两大环节。
把钢水凝固成固体有两种工艺方法：一种种是钢锭模浇注法，一种是连续铸钢法。
我厂采用后者，即将炼好的钢水直接铸成小方坯。
1、连铸机的主要类型现在世界各国使用的连铸机有立式、立弯式、弧型、椭圆形和水平式等5种。
立式连铸机的浇注作业和结晶凝固、二次冷却、切割等工序都在垂直线上顺序进行。
立弯式铸机，先是垂直的，待铸坯凝固后再弯90o成水平状，然后切割运出，设备高度比立式有所降低。
弧形连铸机是把钢液浇到弧形结晶器内，然后沿弧形轨道运行，经过四分之一圆弧，然后地水平方向出坯，其设备高度比立弯式更进一步降低，地弧形连铸机的基础上进一步改进，就出现了椭圆形连铸机。
目前新建连铸机是弧形最多。
2、连铸机组成主要设备由钢包回转台、钢水包、中间包（罐）、结晶器（一次冷却）、结晶器振动机构、二次冷却装置、拉坯（矫直）装置、切割装置、和铸坯运出装置等9部分组成。
3、我公司连铸机主要工艺参数机型：三台三机三流（ROKOP）全弧型小方坯连铸机。
一台二机二流（ROKOP）全弧型小方坯连铸机。
铸坯断面：120×120mm；150×150mm；160×220mm．定尺范围：2.8～9m铸机弧型半径：6/12m，6m剪切机形式；45o液压对角剪和平剪。
中间包容量：14T，9T（注指溢流液面时）。
浇注钢种：普碳钢、低合金钢、20g、45#钢。
流间距：1200mm。
冶金长度：9.731m。
振动频率：0～256次/分振动行程：8.2mm、10.5mm结晶器长度：812mm4、连铸机流数的确定炼钢炉出钢量确定了之后，在一台连铸机上浇同一种断面铸坯的流数：n=G/a×b×c×d式中：n—一台连铸机的流数；G—钢包容量，t；a×b—铸坯断面面积，mm2；V—平均拉速，m/min；ρ—钢密度，t/m3；T—钢包浇注时间，min。
5、弧形连铸机弧形半径的计算弧形半径是指连铸坯外曲率半径。
铸钢的相关标准和知识
铸钢的相关标准和知识铸钢井盖采用GBT5613-1995国际及其它国家铸钢牌号表示方法（1）国际标准化组织（ISO）“一般工程用铸造碳钢”和“一般工程与结构用高强度铸钢”均按屈服强度和抗拉强度分级，高合金铸钢以化学成分表示牌号。
（2）美国试验与材料学会（ASTM）一般工程用碳钢铸件（ASTM A27/A27M）, 高强度铸钢结构件（ASTM A148/A148M）和公路桥梁用铸钢件（ASTM A486/A486M）均按强度分级。
高合金铸钢采用美国合金铸造协会（ACI）的表示方法。
（3）日本标准（JIS）日本铸钢牌号前冠以大写字母SC，其后，不同用途的铸钢采用特定的字母和数字表示牌号。
一般碳素铸钢件的牌号用强度表示，在SC后的三位数字，即抗拉强度（MPa ）的最低值。
焊接结构用铸钢件的牌号也用强度表示，在SC后加字母W表示焊接用，再用数字表示最低抗拉强度（MPa）。
结构用高强度碳钢及低合金钢按合金元素分类。
碳钢为SCC，后加一分类号。
低锰钢为SCMn ，后加一分类号。
锰铬钼钢为SCMnCrMo ，后加一分类号。
在SC后，加字母“ S”表示铸造不锈钢，加“ H ”表示耐热铸钢，加“ PH ”表示高温用压力容器铸钢，加“ PL”表示低温压力容器铸钢。
其后加1~2位数字的顺序号。
（4）德国标准（DIN ）所有碳素钢铸钢和低合金铸钢牌号均冠以大写字母GS。
一般铸钢件按强度分级，在GS后加一组二位数字，表示抗拉强度（1/10MPa）。
要求焊接性能较好的铸钢及合金钢则以化学成分表示牌号。
（5）英国标准（BS）英国有三种铸钢系列：BS3100为一般工程用铸钢件。
BS3146金属熔模精铸件，其中第一部分为碳钢和低合金钢，第二部分为耐蚀热钢，第三部分为真空熔炼的合金。
BS1504为承压的铸钢件，其中碳钢铸件为一组（BS1504 —161 ），牌号为三位数字，即抗拉强度（MPa ）。
低、中合金钢牌号按成分分为8种，高合金钢的牌号与BS3100相同。
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合金元素加入量↑→则P量↑，而F量↓。
15
2）过共析钢
（1）利用CmⅡ——抗磨用； （2）石墨钢（GⅡ）——用于轧辊。
3）相图与铸钢热处理
PSK -- A1； GS --A3； ES -- Acm。
16
4、铸造碳钢结晶过程的特点
1）特征
（1）一次结晶：钢液浇入铸型后完全凝固成A体前的结晶。 AB-BC～JN-JE范围内。
（1）世界铸钢产量统计
①铸钢约占钢产量的1%左右；铸件产量的15-20%； ②铸钢件总产量绝对数字增长快，目前已达2000万T/ 年左右； ③铸造合金钢比例增加，如德国、日本已升至40-50%， 一般占20-30%。
5
（2）铸钢生产涉及的工业及部门 （3）铸钢生产水平的标志
①产量；②质量；③合金钢铸件的比重； ④品种；⑤熔炼设备；⑥产品。 最大电弧炉：中国：50T
铸造碳钢的浇注速度
铸件壁厚（mm）
30 20 10
型腔由液面上升速度 mm/s
20-24 30-36 60-72
29
2）收缩
（1）铸造碳钢的收缩过程： 分为液态收缩、凝固收缩和固态收缩三过程。三阶段
的收缩量总和称为体积总收缩率。
体积总收 总 缩 原体 率 来积 体收 1积 0% 缩 0
30
如：0.30%C碳钢 D=7.84g/cm3 总体积收缩率：11.6%（1593-20℃） 其中：液态（1593-1504 ℃）：1.4%
铸钢及其熔炼
第1章 绪论
1
1、铸钢件的特点
1）力学性能要远远优于铸铁； 2）具有许多特殊的性能，如耐热、耐磨、耐蚀等； 3）有良好的焊接性能，利于铸件组合及修补； 4）尺寸形状与成品接近，节约原料，机械加工简化； 5）铸件各部分结构可设计均匀，能抵抗变形； 6）价格较低廉。
2
HT
σb
100-350
20
5、碳钢结晶对其铸造性能的影响
1）流动性：
定义：钢液充填铸型的能力称为流动性。用螺旋试样测 定。
零流动线：钢液在注入铸型后开始冷却并析出固相树枝 晶，当钢液的20%重量凝固成固相时，钢液停止流动。
真正流动性——同一过热度下（零流动线温度之上）； 实际流动性——同一浇注温度下。
21
22
影响因素
1600-1620 1590-1610 1580-1600 1570-1590 1570-1590
浇注温度℃ 过热度℃
1560-1590 1550-1580 1540-1580 1530-1570 1530-1570
35-60 35-60 40-80 40-80 50-90
28
②浇注速度以快为宜，但不能过快，否则冲坏铸型， 造成废品。例下表。
47
② 工艺因素 a）熔炼工艺：脱氧程度——若夹杂物多，使钢的塑性、
强度降低，导致冷裂； b）铸件结构：各部分壁厚相差大，由于收缩时间不一
样，易使铸件开裂； c）开箱时间：在砂箱中冷却慢，在空气中冷却快，内
应力大； d）水爆清砂。
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6、钢中的气体
钢中的气体主要是氢、氮和氧，危害最大的是氢。 严格的限制标准是：
18
3）二次结晶特点
（1）先共析F ①冷速慢，晶粒小→网状、块状F； ②冷速快，晶粒大→魏氏针状Fw。
（2）影响Fw形成的主要因素 ①含碳量中等：0.20-0.40%；②冷却速度快（二次 结晶）；③A体晶粒大。
（3）Fw对性能的影响 塑性、韧性↓，可用热处理消除。
19
4）A区特点
铸造碳钢——A粒化，无枝晶；铸造合金钢——有枝 晶。
凝固（1504-1454 ℃）：3.0% 固态（1454-20 ℃）： 7.2%
31
碳钢的体积总收缩率（%）
含碳量 （%）
0.10
体积总收缩率 （%）
10.5
0.40 11.3
0.70 12.1
1.00 14.0
32
②浇注速度以快为宜，但不能过快，否则冲坏铸型， 造成废品。例下表。
铸造碳钢的浇注速度
170-600
3
2、获得优良铸钢件的条件
1）优质的、脱氧的、高温的、去除了有害杂质的、并符合 铸件用途的材质；
2）良好的造型材料：强度、压溃性、透气性、耐火性、热 传导性、膨胀性等；
3）正确的造型工艺设计，工艺收得率：40-70%； 4）适宜的热处理； 5）合理的铸件结构设计。
4
3、铸钢生产概况
（1）化学成分
C：碳对实际流动性的影响最大。C↑→熔点↓→实际流 动性↑。
真正的流动性与结晶间隔有关，间隔大，流动性↓。 S：恶化流动性——由于MnS夹杂。 P：>0.05%，流动性↑（∵P使液相线↓）。 Si：由于能起脱氧和镇静作用，故能使流动性↑。
23
（2）钢液中的气体和夹杂物
气体↑，夹杂物↑ →流动性↓ ① 脱碳处理越好→ 气体、夹杂上浮，清理越彻底 →流动性↑ ② 脱氧操作越合适→流动性↑
① 1. L → δ
L+ δ
2. L0.53+ δ0.1 → A0.16 3. δ →A A
A0.16+ δ0.1
3-4
A
4. A →F
F+A
5. A →F析+Cm析 F+P
P
12
② 1. L → δ
L+ δ
2. L0.53+ δ0.1 → A0.16 2-3 A
A0.16
3. A →F
A+F
4. A →F析+Cm析
45
4）冷裂
铸件完全凝固后，冷却至塑性——弹性转变温度 （600-700℃）以下时产生的裂纹称为冷裂。
（1）冷裂产生的原因 铸件中的内应力（热应力和收缩应力等之和）超过 了钢在此时的强度。
46
（2）冷裂的影响因素
①化学成分 低碳钢塑性好，不易产生冷裂；高碳钢塑性差，容易 产生冷裂。 P、S促进冷裂；P的危害作用比S大。
外国：＞300T
6
铸钢件生产工艺过程
7
第2章 铸钢的结晶过程
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1、Fe-C二元平衡相图碳钢部分特点
1）钢铁分界点：E 2.14% C； 2）铸造碳钢的成分 C<0.76%（不存在CmⅡ）； 3）只有介稳定系，而无稳定系。
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金相组织
铸铁
石墨
√
基体（P、F）
√
碳钢 × √
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2、结晶分析
例：生产薄壁铸钢件的工厂，由于针孔报废的铸件占
废品总量的40%左右。
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2）氮：氮的危害
①在钢中形成针孔、气孔； ②和某些元素（Si、Zr、Al等）生产氮化物。 例：若钢水中N和Al的含量过高，则易生成AlN，产生 “石状断口”（脆性断裂）。
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氮好的作用方面：
氮扩大A体区（其作用为Ni的20倍）可用于制造Cr-MnN、Cr-Ni-N不锈钢，其加入量为0.20-0.35%（以BN、CrN、 ZrN合金加入）。
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3）氧：
固态钢中溶解度很小。 在500℃以下，氧在γ-Fe（A体）中只能溶0.0020.003%，在α-Fe（F体）中溶解<0.001%。
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氧的危害：
① 产生气孔[C]+[FeO]→[Fe]+CO↑ ② 形成SiO2、FeO、MnO、Al2O3等非金属夹杂物； ③ FeO和FeS作用，生成低熔点共晶。
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影响因素：
（3）浇注温度和浇注速度 ①浇注温度越高，流动性越好。但太高的浇注温度，
易导致热裂、粘砂、晶粒粗大等缺陷，所以也要适当控 制。
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铸造碳钢的浇注温度及过热度
牌号
ZG15 ZG25 ZG35 ZG45 ZG55
液相线 温度℃ 1525 1515 1500 1490 1480
出钢温度℃
铸件壁厚（mm）
30 20 10
型腔由液面上升速度 mm/s
20~24 30~36 60~72
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（2）缩孔和缩松 碳钢在液态阶段和凝固阶段的收缩表现为金属体积的缩
小，液面下降，称为“体收缩”。“体收缩”产生缩孔和缩 松。
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缩孔和缩松的数量和分配与下述因素有关：
①与含碳量即结晶温度间隔有关。间隔大，由于树枝 晶发达，缩松倾向加大；见下图。
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4）除气措施
①熔炼时脱碳、脱氧：FeO+C→Fe+CO↑； ②浇注前静置（如3~5分钟）； ③真空熔炼； ④其他方法，如AOD法。
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（1）热裂产生的条件 ①金属具有较大的线收缩，且受到阻碍； ②液态金属中存在低熔点夹杂的偏析； ③液态金属流动性差。
（2）热裂形成的过程 ① 热裂出现的温度范围——凝固后期，固相线附近； ② 铸件收缩过程中由于受型芯阻碍作用受到拉力；
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③铸件凝固形成固体骨架时存在一层低熔点薄膜。薄 膜强度很低，高温塑性差，易于断裂。
如 0.30%C碳钢，在 1410-1385℃ 时，σb= 0.76-2.15 N/mm2，δ= 0.23-0.44%。
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（3）热裂的影响因素：
①化学成分： 0.20%C左右（包晶点），Mn↑，P、 S↓——热裂抗力↑。见上图。
②工艺因素：a. 熔炼工艺 b. 铸件结构特点 c. 浇注温度 d. 造型工艺 e. 砂型（芯）的溃散性
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②过热温度越高，冒口补缩越好，缩孔率越大。见下表。
ZG25的缩孔率
过热温度 1500 1550
1650
缩孔率% 6.3
7.4
9.5
1750 11.6
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③增大结晶冷却速度，有利于减少缩松。其原因是由 于加大液相中的温度梯度，限制了树枝晶的发展，改善了 补缩条件，从而缩松↓，但缩孔↑。例如金属型的缩松比例 较小。