桥梁支座铸钢件的机械性能.docx

桥梁支座铸钢件的机械性能宫小能 张迎春衡水中铁建集团公司摘要：ZG270-500是桥梁支座普遍采用的原材料本文从化学成 分、热处理工艺、连体试棒铸造与加工、拉力试验等方面，说明了如 何有效地保证ZG270-500铸钢件的机械性能要求关键词：桥梁支座 铸钢件 机械性能一、 前言由于 ZG270-500 铸钢在退火后具有较好的综合机械性能，铁路 桥梁盆式橡胶支座、钢支座及新版的公路桥梁盆式支座普遍采用 ZG270-500 铸钢，而桥梁支座在桥梁中的作用非常重要，它将桥梁上 部结构与下部结构连接，要求有足够的承载能力，以保证桥梁在运营 中的安全以至地震时抗震的要求一旦桥梁支座破坏，就可能发生桥 梁坍塌的危险，造成重大的人员生命和经济财产损失，而要保证桥梁 支座的质量，必须保证支座铸钢件的机械性能要求二、 ZG270-500 铸钢的化学成分与机械性能要求GB/T 11352-2009《一般工程用铸造碳钢件》规定， ZG270-500的化学成分如表1所示，机械性能如表2所示表 1 ZG270-500 的化学成分表牌号质量分数W%CSiMnSP残余兀素NiCrCuMoV残余兀素总量ZG270-5000.400.600.900.0350.0350.400.350.400.200.051注：1、对上限减少 0.01%的碳，允许增加 0.04%的锰，锰最高至 1.20%。

2、除另有规定外，残余元素不作为验收依据表 2 ZG270-500 的机械性能牌号铸件 厚度 (mm)最小值屈服强度ReH(Rp0.2)/MPa抗拉强度R /MPa m伸长率A5/%根据合同选择断面 收缩率Z/%冲击吸收功Akv/JZG270-500<100270500182522注：1、当厚度超过100mm时，表中规定的Rh(r )屈服强度仅供设计使用 eH p0.2三、 如何保证 ZG270-500 的机械性能1、 要保证铸造浇铸前的化学成分要保证铸件的机械性能符合标准要求，首先要保证铸件的化学成 分首先对铸造原材料要进行适度筛选，尽量少用或不用杂质或合金 元素(如 Cr、W、Ni 等)高的废钢，否则铸件中由于杂质或合金化 的影响，使铸件退火后的机械性能难以满足标准要求其次，在浇铸 前，要加入钢水净化剂，对钢水进行净化，除去钢水中的大部分杂质 及有害元素，特别要注意的一点是，并非化学成分满足标准要求，退 火后机械性能就能满足标准要求如果碳、锰含量太低，铸件的强度 指标将不能满足标准要求，如果碳含量过高，钢的韧性、塑性指标将 难以满足要求经过多年的试验，作者摸索出 ZG270-500 的最佳碳 及锰含量范围：碳含量0.27-0.33%，锰含量0.6-0.9%，经合适的退火 后，机械性能最好，各项指标均有一定的安全裕度，为最佳搭配，分 别为：屈服强度在 330MPa 左右，抗拉强度在570 MPa 左右，伸长率 在 35% 左右，冲击功在 30J 左右，收缩率在 40%左右，以上控制如有 难度，碳含量 0.25-0.35%，锰含量 0.6-1.0%，退火合适时，也能保证 合格。

2、连体试棒的铸造质量要保证铸件的机械性能要通过连体试棒来检测，退火时因连体试棒体积 小，连接部位截面积小，在工件退火工艺合适的情况下，连体试棒退 火更充分，不会有什么问题但是，由于连体试棒尺寸小，在边缘， 浇铸时易出现疏松，这样，在化学成分和退火均没有问题的情况下， 由于连体试棒疏松，检验时会出现强度不能满足要求，而肉眼又很难 判断试棒是否疏松此时，虽然试棒不合格，但工件本体不一定疏松， 不一定不合格，容易造成误判，有经验的试验人员，除对拉断的试样 进行分析外，可根据伸长率、收缩率和冲击功的大小及化学成分判断 是否是疏松如碳及锰含量不低，伸长率、收缩率及冲击功均较高的 话，强度不应该低，基本可判定为试棒疏松，工件可放行进行加工， 在下面的探伤工序，如果工件疏松还可检出，如果不疏松，则工件没 问题，但这要求试验人员要有丰富的经验，有条件的应对试棒进行金 相分析3、 支座铸钢件的热处理由于支座铸钢件机械性能指标较低，采用退火或正火即可达到 支座铸钢件，如盆式支座、球型支座、柱面支座、双曲面支座的铸钢 件，形状都比较简单，尺寸比较小，且都是毛坯件，在空气炉内加热 时，对热处理时的入炉温度、加热速度及出炉温度一般没有什么严格 要求，不必十分注意，只有盆式支座的固定上座板，截面过渡较大， 在铸造时，应力较大，特别圆柱体内拉应力较大，易变形开裂。

清砂 后应趁热及时入炉进行热处理必要时应分级加热，降温出炉，有些 铸钢厂热处理不及时，造成开裂另外，由于盆式支座固定上座板的 厚度尺寸比单向上、中及下座板大，加热时需要的保温时间长在其 它件加热充分后，固定上座板还要再继续保温，这样会降低生产效率， 浪费能源，故盆式支座固定上座板宜分批单独铸造、单独退火，有利 于保证质量，提高生产效率、节约能源有些工厂，各种大小、形状 不一的件一起退火，造成盆式支座固定上退火不充分、开裂，这是应 该注意的支座铸钢件的退火设备，目前多数采用煤气加热炉，成本较低， 退火质量较稳定有些工厂采用燃煤反射炉，炉内温差大，特别当炉 门密封性差及烟道不畅时，炉内温差很大，很难保证一炉内退火件质 量合格，经常造成部分件退火不充分，而有的则退火温度过高有的 厂采用电炉退火，工艺控制很好，但成本太高对于退火或正火的温度，根据我们几年来的经验，要远远高于一般教科书或资料上介绍的830-850°C或850-870°C，采用880-900°C,较为合适由于铸钢件的铸态组织中，常有粗大的枝晶、柱状晶，偏 析严重，加热温度偏低，不但生产效率低，也不利于组织及成分的均 匀化，机械性能也不容易合格。

4、 连体试棒的加工与试验作为有经验的检验人员，检验铸件时，首先看铸件的颜色，由此 可判断热处理时的温度是否过高或过低在撬下连体试棒后，从断裂 的过程看是否脆断和观察连接处的断口，大致可判断试棒是否能够合 格试棒加工时，拉伸试棒除要保证各圆柱面的同心外，还要注意粗 糙度、过渡圆角要保证图纸要求，绝不允许扎刀，还要保证拉伸部分， 特别标距内直径的尺寸在公差范围之内冲击试样要保证形位公差、 尺寸公差要求，特别缺口部分的尺寸要求，应经常在投影仪上进行检 测在进行拉伸试验时，直径测量要准确，要注意避免偏斜拉伸冲 击试验时，试样要放正，要注意试验环境及试样的温度符合要求以上是作者的一些工作经验，曾向很多铸钢厂及同行厂推荐，得 到了较好的反馈。