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碳素鑄鋼 |
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碳素鑄鋼(carbon cast steel)
鑄造成形用碳素鋼。它廣泛應(yīng)用于礦山機械、冶金機械、機車車輛、船舶、水壓機、水輪機等大型鋼制零件和其他形狀復(fù)雜的鋼制零件。
碳是影響碳素鑄鋼力學(xué)性能的主要元素。隨著碳含量增加，碳素鑄鋼的屈服點和抗拉強度均升高，且抗拉強度比屈服點上升得更多。另外，隨著碳含量增加，碳素鑄鋼的塑性和韌性降低。當(dāng)碳素鑄鋼中碳含量超過0.45％時，屈服點升高很少，而塑性和韌性卻顯著降低。隨著碳含量增加，碳素鑄鋼的凝固溫度降低，鋼水的流動性和鑄造性能變好。
碳素鑄鋼件在鑄型中的冷卻速度一般都較慢，所以組織特點是晶粒粗大且不均勻。碳素鑄鋼件尺寸一般較大，且不需鍛壓加工，所以碳素鑄鋼件偏析較明顯，較普遍地存在樹枝狀、柱狀、網(wǎng)狀組織和魏氏組織。碳素鑄鋼件的內(nèi)應(yīng)力較大，力學(xué)性能較差，特別是斷面收縮率和沖擊韌性低。但是因為碳素鑄鋼件成形方法簡單，加工方便，所以碳素鑄鋼的用途十分廣泛。
碳素鑄鋼與鑄鐵相比，其鑄造性能較差。碳素鑄鋼的凝固點較高、流動性較差、凝固收縮大、吸氣性較大，所以容易形成氣孔、夾渣、縮孔、疏松、熱裂、冷裂和冷隔。為了改善流動性可采用較高的澆鑄溫度，為了補償凝固收縮要用較大的澆鑄冒口。
碳素鑄鋼件由于鑄態(tài)塑性和韌性低，不宜直接使用。為了改善碳素鑄鋼件的性能常須進行熱處理，以細化晶粒、消除魏氏組織和鑄造應(yīng)力，提高力學(xué)性能。形狀較復(fù)雜，容易引起變形、開裂的碳素鑄鋼件要進行退火；形狀較簡單，壁厚不太大的碳素鑄鋼件要進行正火；尺寸較大的碳素鑄鋼件一般采用正火后回火處理；形狀簡單而要求較高力學(xué)性能的碳素鑄鋼件要進行調(diào)質(zhì)處理。調(diào)質(zhì)處理前一般進行退火或正火，有的采用鑄態(tài)直接調(diào)質(zhì)。后者工藝簡單，生產(chǎn)周期短，成本低。熱處理加熱時，尺寸較大或形狀復(fù)雜的碳素鑄鋼件升溫速度不宜過快，不然碳素鑄鋼件容易引起變形或開裂。大型碳素鑄鋼件的升溫速度一般限制在50～100℃／h，小型的可以控制在100～200℃／h。碳素鑄鋼件的退火和正火溫度要比相應(yīng)牌號的碳素鋼熱加工件適當(dāng)高一些，保溫時間要適當(dāng)長一一些，以保證成分和組織均勻。
按中國國家標準GB11352-89，一般工程用碳素鑄鋼件分為5個牌號，其中ZG200-400主要用于制作各種機座、變速箱殼等；ZG230-450用于制作軸承蓋、各種外殼、閥體等；ZG270-500用于制作軋鋼機饑架、軸承座等；ZG310-570用于制作輥子、缸體、大齒輪等；ZG340一640主要用于制作齒輪、棘輪、叉頭等。
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