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铸钢的机械性能比铸铁高,但其铸造性能却比铸铁差。因为铸钢的熔点较高,钢液易氧化、钢水的流动性差、收缩大,其体收缩率为10~14%,线收缩为1.8~2.5%。为防止铸钢件产生浇不足、冷隔、缩孔和缩松、裂纹及粘砂等缺陷,必须采取比铸铁复杂的工艺措施。

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铸钢是在凝固过程中不经历共晶转变的用于生产铸件的铁基合金的总称,是一种铸造铁合金。铸钢分为铸造碳钢、铸造低合金钢和铸造特种钢3类。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。

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铸铁焊补时可能产生冷裂纹和热裂纹。当焊缝为铸铁型时,易于出现焊缝冷裂纹。防止冷裂纹最有效的方法是对焊补件进行550~700℃的整体预热,其次是采用异质焊缝的焊接材料。当采用镍基焊接材料及一般常用的低碳钢焊条焊补铸铁时,焊缝金属对热裂纹较敏感。防止产生热裂纹的方法是调整焊缝的化学成分,加入稀土元素,增强脱硫、脱磷的能力,减小熔合比,降低焊接应力等。

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铸铁的熔炼法有冲天炉熔炼法、感应电炉熔炼法、电弧炉熔炼法。电弧炉熔炼法能为熔炼低碳铸铁和合金铸铁创造了良好的条件,但耗电能多。电弧炉熔炼是利用石墨电极与铁料(铁液)之间产生电弧所发生的热量来熔化铁料和使铁液进行过热的。生产上普遍使用的是三相电弧炉。在电弧炉熔炼过程中,当铁料熔清后,进一步地提高温度及调整化学成分的冶炼操作是在熔渣覆盖铁液的条件下进行。电弧炉依照炉渣和炉衬耐火材料的性质而分为酸性和碱性两种。碱性电弧炉具有脱硫和脱磷的能力。 

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铸铁的熔炼法有冲天炉熔炼法、感应电炉熔炼法、电弧炉熔炼法。感应电炉熔炼法的优点是熔炼过程中不会有增碳和增硫现象,铁液比较纯净,但电能耗费大,适用于熔炼高质量灰铸铁、合金铸铁、球墨铸铁及蠕墨铸铁等。

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铸铁的熔炼法有冲天炉熔炼法、感应电炉熔炼法、电弧炉熔炼法。冲天炉是最普遍应用的铸铁熔炼设备,冲天炉熔炼法节约能耗,设备简单,但在熔炼过程中会发生铁液增碳和增硫。冲天炉的基本构造是炉身、风箱及烟道等用钢板焊成。炉身内部通常砌以耐火砖层,以便抵御焦碳燃烧产生的高温作用。为了储存铁液,多数冲天炉都配有前炉。

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为了进一步提高耐磨铸铁的使用性能,可以采用热处理的方法。耐磨铸铁根据其含有的元素不同,热处理的方法也不相同,得到的组织也不相同。耐磨铸铁的热处理工艺①含硼耐磨铸铁淬火温度为850~910℃,回火温度以290℃为最佳,淬火-回火后的组织为球状石墨,马氏体,硼碳化物及残余奥氏体。②高铬白口铸铁淬火过程中,加热速率一般在100℃/h 与200℃/h 之间,奥氏体化温度在850~1100℃,奥氏体化时间=2h+1/2h/模数(厘米),通过合理控制冷却速度可得到贝氏体、奥氏体和屈氏体等基体组织,但只有金属型铸造屈氏体高铬铸铁具有性能稳定、成本低廉的特点,具有较强的实用性

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耐磨铸铁根据工况条件可分为减磨铸铁和抗磨铸铁。减磨铸铁用于制造在润滑条件工作的零件,如机床床身、导轨和汽缸套等。这些零件要求较小的摩擦系数。抗磨铸铁用来制造在摩擦条件下工作的零件,如轧辊、球磨机磨球等。

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耐磨铸铁是在润滑条件下而不易磨损的铸铁。根据工况条件可分为减磨铸铁和抗磨铸铁。抗磨铸铁是在摩擦条件下而不易磨损的铸铁。通常有:普通白口铸铁、合金白口铸铁、中锰球墨铸铁等。 普通白口铸铁主要用于农用犁铧、粉碎机锤片、磨粉机磨片等。 合金白口铸铁主要用于杂质泵叶轮和泵体、抛丸机滑板和叶片。 中锰球墨铸铁主要用于球磨机磨球、农机耙片和犁铧等。 

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为改善铸铁件整体性能常有消除白口退火,提高韧性的球墨铸铁退火,提高球墨铸铁强度的正火、淬火等。球墨铸造件作为轴承需要更高的硬度,常将铸铁件淬火并低温回火处理。工艺是:铸件加热到860~900℃的温度,保温让原基体全部奥氏体化后再在油或熔盐中冷却实现淬火,后经250~350℃加热保温回火,原基体转换为回火马氏体及残留奥氏体组织,原球状石墨形态不变。处理后的铸件具有高的硬度及一定韧性,保留了石墨的润滑性能,耐磨性能更为改善。  

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为改善铸铁件整体性能常有消除白口退火,提高韧性的球墨铸铁退火,提高球墨铸铁强度的正火、淬火等。普通灰口铸铁或球墨铸件表面或薄壁处在铸造过程中因冷却速度过快出现白口,铸铁件无法切削加工。为消除白口降低硬度常将这类铸铁件重新加热到共析温度以上(通常880~900℃),并保温1~2h(若铸铁Si含量高,时间可短)进行退火,渗碳体分解为石墨,再将铸铁件缓慢冷却至400℃~500℃出炉空冷。在温度700~780℃,即共析温度附近不宜冷速太慢,以便渗碳体过多的转变为石墨,降低了铸铁件强度。

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灰铸铁基本上是由铁、碳和硅组成的共晶型合金,其中,碳主要以石墨的形态存在。生产优质铸件,控制铸铁凝固时形成的石墨的形态和基体金属组织是至关重要的。孕育处理是生产工艺中最重要的环节之一。良好的孕育处理可使灰铸铁具有符合要求的显微组织,从而保证铸件的力学性能和加工性能。 

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目前,用于处理灰铸铁的孕育剂品种繁多,有75硅铁、锶、钡、铋、锆或某种稀土元素的孕育剂、碳质孕育剂等,但广泛应用的还是75硅铁。采用含钡、铋和稀土元素的孕育剂,可减缓孕育的衰退。铸造厂需考虑自己产品的特点、参考其他单位的经验进行试验,并考核供应厂商产品的质量,再根据试验结果作出最适合本企业条件的选择。

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目前,用于处理灰铸铁的孕育剂品种繁多,有75硅铁、锶、钡、铋、锆或某种稀土元素的孕育剂、碳质孕育剂等,但广泛应用的还是75硅铁。在铸铁碳当量较低的情况下,采用含锶、钡、铋、锆或某种稀土元素的孕育剂,能较好地控制薄壁处的白口倾向。铸造厂需考虑自己产品的特点、参考其他单位的经验进行试验,并考核供应厂商产品的质量,再根据试验结果作出最适合本企业条件的选择。


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