铸钢材质说明书.doc

铸钢铸钢（cast steel ）用以浇注 铸件的钢铸造合金的一种铸钢分为铸造 碳钢、铸造低 合金钢和铸造特种钢 3类① 铸造碳钢以碳为主要合金元素并含有少量其他元素的铸钢含碳小于 0.2 %的为铸造低碳钢，含碳0.2 %〜0.5 %的为铸造中碳钢，含碳大于 0.5 %的为铸造高碳钢随着含碳量的增加，铸造碳钢的强度增大，硬度提高铸造碳钢具有较高的强度、塑性和韧性，成本较低，在重型机械中用于制造承受大负荷的零件， 如轧钢机机架、水压机底座等；在铁路车辆上用于制造受力大又承受冲击的零件如摇枕、侧架、车轮和车钩 等② 铸造低合金钢含有锰 、铬、铜等合金元素的铸钢合金元素总量一般小于 5%，具有较大的冲击韧性，并能通过热处理获得更好的机械性能铸造低合金钢比碳钢具有较优的使用性能，能减小零件质量，提高使用寿命③ 铸造特种钢为适应特殊需要而炼制的合金铸钢，品种繁多，通常含有一种或多种的高量合金元素，以获得某种特殊性能例如 ，含锰11 %〜14 %的高 锰钢能耐冲击磨损，多用于矿山机械、工程机械的耐磨零件；以铬或铬镍为主要合金元素的各种 不锈钢，用于在有腐蚀或 650 C以上高温条件下工作的零件，如化工用阀体、泵、容器或大容量电站的汽轮机壳体等。

［编辑本段］铸钢钢冶炼后材质的变化特点304 316铸钢是目前应用最为广泛的不锈钢，304,CW 0.08 Ni8.00 〜10.00 Cr18.00 〜20.00，Mn<=2.0Si<=1.0 S<=0.030 P<=0.035304LCK 0.03其他的元素与 304相同304 316是奥氏体铸钢，无磁性的， 430 403 410这些是奥氏体-铁素体不锈钢 有磁性铸铁英文名：cast iron含碳量在2%以上的铁碳合金工业用铸铁一般含碳量为 2%〜4%碳在铸铁中多以石墨形态存在，有时也以渗碳体 形态存在除碳外，铸铁中还含有 1 %〜3%的硅，以及锰、磷、硫等元素合金铸铁还含有镍、铬、钼、铝、铜、硼、钒等元素碳、硅是影响铸铁显微组织和性能的主要元素铸铁可分为：① 灰口铸铁含碳量较高（2.7 %〜4.0 %），碳主要以片状石墨形态存在，断口呈灰色，简称灰铁熔点低（ 1145〜1250 C），凝固时收缩量小，抗压强度和 硬度接近碳素钢，减震性好用于制造 机床床身、汽缸、箱体等结构件②白口铸铁碳、硅含量较低，碳主要以渗碳体形态存在，断口呈银白色凝固时收缩大，易产生缩 孔、裂纹硬度高，脆性大，不能承受冲击载荷。

多用作可锻铸铁的坯件和制作耐磨损的零部件③可锻铸 铁由白口铸铁 退火处理 后获得，石墨呈团絮状分布，简称韧铁其组织性能均匀，耐磨损，有良好的塑性 和韧性用于制造形状复杂、能承受强动载荷的零件④ 球墨铸铁将灰口铸铁铁水经球化处理后获得，析出的石墨呈球状，简称球铁比普通灰口铸铁有较高强度、较好韧性和塑性用于制造内燃机、汽车零部件 及农机具等⑤蠕墨铸铁将灰口铸铁铁水经蠕化处理后获得，析出的石墨呈蠕虫状力学性能与球墨铸铁 相近，铸造性能介于灰口铸铁与球墨铸铁之间用于制造汽车的零部件⑥合金铸铁普通铸铁加入适量合 金元素（如硅、锰、磷、镍、铬、钼、铜、铝、硼、钒、锡等）获得合金元素使铸铁的基体组织发生变化， 从而具有相应的耐热、耐磨、耐蚀、耐低温或无磁等特性用于制造矿山、化工机械和仪器、仪表等的零部 件［编辑本段］铸铁的分类分类方法分类名称说明1. 按断口颜色分 (1)灰铸铁 这种铸铁中的碳大部分或全部以自由状态的片状石墨形式存在， 其断口呈暗灰色，有一定的力学性能和良好的被切削性能，普遍应用于工业中(2) 白口铸铁 白口铸铁是组织中完全没有或几乎完全没有石墨的一种铁碳合金，其断口呈白亮色，硬而 脆，不能进行切削加工，很少在工业上直接用来制作机械零件。

由于其具有很高的表面硬度和耐磨性，又称 激冷铸铁或冷硬铸铁(3) 麻口铸铁 麻口铸铁是介于白口铸铁和灰铸铁之间的一种铸铁，其断口呈灰白相间的麻点状，性能不 好，极少应用2. 按化学成分分 (1)普通铸铁 是指不含任何合金元素的铸铁，如灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁等⑵合金铸铁 是在普通铸铁内加入一些合金元素，用以提高某些特殊性能而配制的一种高级铸铁如各 种耐蚀、耐热、耐磨的特殊性能铸铁3. 按生产方法和组织性能分 (1)普通灰铸铁参见灰铸铁”(2) 孕育铸铁 这是在灰铸铁基础上，采用 变质处理”而成，又称变质铸铁其强度、塑性和韧性均比一般灰铸铁好得多，组织也较均匀主要用于制造力学性能要求较高，而截面尺寸变化较大的大型 铸件(3) 可锻铸铁 可锻铸铁是由一定成分的白口铸铁经 石墨化退火 而成，比灰铸铁具有较高的韧性，又称韧性铸铁它并不可以锻造，常用来制造承受冲击载荷的铸件(4) 球墨铸铁简称球铁它是通过在浇铸前往铁液中加入一定量的球化剂和墨化剂，以促进呈球状石墨 结晶而获得的它和钢相比，除塑性、韧性稍低外，其他性能均接近，是兼有钢和铸铁优点的优良材料，在 机械工程上应用广泛(5) 特殊性能铸铁 这是一种有某些特性的铸铁，根据用途的不同，可分为耐磨铸铁、耐热铸铁、耐蚀铸铁等。

大都属于合金铸铁，在机械制造上应用较广泛铸铁含碳量高，塑性差，组织不均匀，焊接性很差，在焊接时，一般容易出现以下问题：1、 焊后易产生白口组织2、 焊后易岀现裂纹3、 焊后易产生气孔因此，在生产中，铸铁是不作为焊接材料的.一般只用来焊补铸铁件的铸造缺陷以及局部破坏的铸铁件铸 铁的焊补一般采用气焊或焊条电弧焊铸件焊补常分为热焊法和冷焊法两种铸铁的焊接第一节铸铁的种类及性能一、铸铁焊接的应用1、 铸造缺陷的焊接修复我国各种铸铁的年产量现约为 800万吨，有各种铸造缺陷的铸件约占铸铁年产量的 10%〜15%，即通常所说的废品率为 10%〜15%，若这些铸件工报废，以 1997年铸铁平均价格计算 ，其损失每年高达 10亿元以上采用焊接方法修复这些有缺陷的铸铁件，由于焊接成本低，不仅可获得巨大的经济效益，而且有利于 及时完成生产任务2、 已损坏的铸铁成品件的焊接修复由于各种原因，铸铁成品件在使用过程中会受到损坏，岀现裂纹等缺陷，使其报废若要更换新的，用 铸铁成品件都经过各种机械加工，价格往往较贵特别是一些重型铸铁成品件，如锻造设备的铸铁机座一旦 使用不当而岀现裂纹，就得停止生产，若要更换新的锻造设备，不仅价格昂贵，且从订货、运货到安装调试 往往需要很长时间，所要很长时间处于停产状态。

这方面的损失是巨大的若能用焊接方法及时修复岀现的 裂纹3、 零部件的生产这是指用焊接的方法将铸铁（主要是球墨铸铁）件与铸铁件、各种钢件或有色金属焊接起来而生产出零 件我国目前在这方面比较落后，处于刚起步阶段如我国山东某厂已用高效离心铸造的大直径球墨铸铁管 与一般铸造方法生产的变直径球墨铸铁法兰用焊接方法连接而制成产品 制造中铸铁焊接已成为我国下一步发展铸铁焊接技术的方向它往往具有巨大的经济效益二、铸铁分类按碳在铸铁中存在的状态及形式的不同，可将铸铁分为：白口铸铁：碳绝大部分以在铁素体状态存在，断口亮白色，铁素体硬而脆，机制较少应用碳以石墨形式存在灰铸铁：石墨片状存在可锻铸铁：团絮状球墨铸铁：圆球状蠕墨铸铁：蠕虫状在相同基体组织情况下，其中以球墨铸铁的力学性能（强度、塑性、韧性）为最高，可锻铸铁次之，蠕 墨铸铁又次之，灰铸铁最差但由于灰铸铁成本低廉，并具有铸造性、可加工性、耐磨性及减震性均优良的 特点，是工业中应用最广泛的一种铸铁常见灰铸铁化学成分：见 P100.灰铸铁抗拉强度及硬度的变化是由于机体组织及石墨大小、数量不同的结果纯铁素体为基体的灰铸铁：强度、硬度最低纯珠光体为基体的灰铸铁：强度、硬度较高改变基体中铁素体及珠光体相对含量，可得不同的抗拉强度及硬度的 HT，石墨呈粗片状的灰铸铁，抗拉强度较低，石墨呈细片状的灰铸铁其抗拉强度较高。

灰铸铁中碳的存在状态及其基体组织决定于铸件冷却速度P102 4-1①铁水以很快速度冷却时， 第一阶段石墨化过程（共析温度以上）及第二阶段石墨化过程（共析温度下）完全被抑止将得到共晶渗碳体 +二次渗碳体+珠光体组织，即白口铸铁组织 ［铁碳相图：铁水当温度冷却到液相时，开始从液相析岀（ 丫）1147共析温度L-y +Fe3C （共晶渗碳体） 温度下降，A的饱和固溶碳量随温度下降而降低，因而析岀二次渗碳体，此反应持续到共析温度在共析反应中， A转变为珠光体冷却到室温后，组织由共晶渗碳体 +二次渗碳体+珠光体组成］② 铁水以很慢的速度冷却时由于渗 C体是不稳定相，而石墨是稳定相 第一阶段和第二阶段石墨化过程都进行得很充分，最后得纯铁素体的灰铸铁组织③ 若石墨化的第一阶段进行很完全，第二阶段石墨化过程进行得不完全，则得珠光体 +铁素体、灰铸铁不同元素对铸铁石墨化及白口化的影响 P102第二节铸铁焊接性分析一、灰铸铁焊接性分析灰铸铁在化学成分上的特点是碳高及 S、P杂质高，这就增大了焊接接头对冷却速度变化的敏感性及冷热裂纹的敏感性在力学性能上的特点是强度低，基本无塑性焊接过程具有冷速快及焊件受热不均匀而形 成焊接应力较大的特殊性。

这些因素导致焊接性不良主要问题两方面：一方面是焊接接头易岀现白口及淬硬组织另一方面焊接接头易岀现裂纹一）焊接接头易岀现白口及淬硬组织见P103，以含碳为3%，含硅2.5%的常用灰铸铁为例，分析电弧焊焊后在焊接接头上组织变化的规律1. 焊缝区当焊缝成分与灰铸铁铸件成分相同时，则在一般电弧焊情况下，由于焊缝冷却速度远远大于铸件在砂型 中的冷却速度，焊缝主要为共晶渗碳体 +二次渗碳铁+珠光体，即焊缝基本为白口铸铁组织防止措施：焊缝为铸铁 ①采用适当的工艺措施来减慢焊逢的冷却速度如：增大线能量②调整焊缝化学成分来 增强焊缝的石墨化能力异质焊缝：若采用低碳钢焊条进行焊接，常用铸铁含碳为 3%左右，就是采用较小焊接电流，母材在第一层焊缝中所占百分比也将为 1 / 3〜1/4，其焊缝平均含碳量将为 0.7%〜1.0%,属于高碳钢（C > 0.6% ）这种高碳钢焊缝在快冷却后将出现很多脆硬的马氏体采用异质 金属材料焊接 时，必须要设法防止或减弱母材过渡到焊缝中的碳产生高硬度组织的有害作用 思路是：改变 C的存在状态，使焊缝不出现淬硬组织并具有一定的塑性，例如使焊缝分别成为奥氏体，铁素 体及有色金属是一些有效的途径。

2. 半熔化区特点：该区被加热到液相线与共晶转变下限温度之间，温度范围 1150〜1250 C该区处于液固状态，一部分铸铁已熔化成为液体，其它未熔部分在高温作用下已转变为奥氏体1 ）冷却速度对半熔化区白口铸铁的影响V冷很快，液态铸铁在共晶转变温度区间转变成莱氏体，即共晶渗碳体加奥氏体继续冷却则为 C所饱和的奥氏体析出二次渗碳体在共析转变温度区间，奥氏体转变为珠光体由于该区冷速很快，在共析转变 温度区间，可岀现奥氏体 T马氏体的过程，并产生少量残余奥氏体该区金相组织见P104图4-5其左侧为亚共晶白口铸铁，其中白色条状物为渗碳体，黑色点、条状物及较大的黑色物为奥氏体转变后 形成的珠光体右侧为奥氏体快冷转变成的竹叶状高碳马氏体，白色为残余奥氏体还可看到一些未熔化的 片状石墨当半熔化区的液态金属以很慢的冷却速度冷却时，其共晶转变按稳定相图转变最后其室温组织由石墨+铁素体组织组成当该区液态铸铁的冷却速度介于以上两种冷却速度。