ZG40Cr9Si2铸钢件ZG40Cr9Si2覆膜砂铸造-金属铸造 返回列表页

ZG40Cr9Si2铸钢件ZG40Cr9Si2覆膜砂铸造

覆膜砂在国内铸造行业已经使用很长时间，上世纪八十年代已经开始普及使用。这么多年来覆膜砂工艺有了不小的发展，但是跟整个铸造行业的产业升级还是不匹配的。
覆膜砂在国内一开始是作为铸造砂芯使用的，它具有优秀的流动性、便捷的固化方式。在生产中解决了很多问题，特别是复杂、单薄的砂芯，非覆膜砂莫属。但当时覆膜砂制造成本高、价格高，非高附加值铸件一般不用覆膜砂。而且当时覆膜砂里树脂、固化剂含量高，发气量大，需要上涂料烘干也限制了覆膜砂在一些方面的使用。在九十年代覆膜砂制芯设备价格也是相对昂贵的，2000年以前，射芯机一般在规模较大的铸造厂使用。
随着国内机械装备制造业的蓬勃发展，对高精度铸件的需求量越来越大，覆膜砂铸造工艺的优势开始凸显，覆膜砂铸件的轮廓清晰，外表光洁，得到市场的认可。特别是一些高牌号曲轴类铸件，用铁模覆砂工艺生产能得到其它铸造工艺很难达到的材料性能，但同时铁模覆砂工艺因其对金属液有激冷作用，铸件容易产生白口需要退火，成本增加、工装制备成本高等因素也使其只能在一些特定铸件产品上使用。
近些年，覆膜砂生产有了不小的进步，砂子里的树脂、固化剂含量下降很多，覆膜砂生产成本下降。在各覆膜砂厂的价格竞争下覆膜砂售价大幅降低。同时因手工造型技术工人缺乏，手工造型铸件成本逐年上升。一些铸造厂开始寻求采用覆膜砂壳型工艺生产铸件，覆膜砂壳型铸造的生产工艺集中在制壳制芯设备和模具上，造型工序一般的工人可以胜任，摆脱了对造型技术工人的依赖，受到铸造企业的重视。
但是覆膜砂铸造工艺也有着限制它发展的一些因素。比如传统的覆膜砂制壳制芯设备通用性差、模具更换麻烦，模具造价高，模具制造周期偏长。覆膜砂制壳、浇注生产现场有高温、刺鼻气温，操作人员劳动环境不好，劳动强度大。所以，覆膜砂工艺应该朝着低成本、高效率、高自动化、环保、节能的方向发展，才能适应国家政策和市场需求。本文一些观点为笔者个人观点，如有谬误敬请指正和谅解。

对于强度、塑性和韧性要求更高的机器零件，需要采用铸钢件。铸钢件的产量仅次于铸铁，约占铸件总产量的15%。

      一、化学成分分类

     按照化学成分铸钢可分为碳素铸钢和合金铸钢两大类。其中以碳素铸钢应用Z广，占铸钢总产量的80%以上。

      1、碳素铸钢

      一般的，低碳钢ZG15的熔点较高、铸造性能差，仅用于制造电机零件或渗碳零件;中碳钢ZG25～ZG45，具有高于各类铸铁的综合性能，即强度高、有优良的塑性和韧性，因此适于制造形状复杂、强度和韧性要求高的零件，如火车车轮、锻锤机架和砧座、轧辊和高压阀门等，是碳素铸钢中应用Z多的一类;高碳钢ZG55的熔点低，其铸造性能较中碳钢的好，但其塑性和韧性较差，仅用于制造少数的耐磨件。

      2、合金铸钢

     根据合金元素总量的多少，合金铸钢可分为两低合金钢和高合金钢大类。

     ①低合金铸钢，我国主要应用锰系、锰硅系及铬系等。如ZG40Mn、ZG30MnSi1、ZG30Cr1MnSi1等。用来制造齿轮、水压机工作缸和水轮机转子等零件，而ZG40Cr1常用来制造高强度齿轮和高强度轴等重要受力零件。

     ②高合金铸钢，具有耐磨、耐热或耐腐蚀等特殊性能。如高锰钢ZGMn13，是一种抗磨钢，主要用于制造在干磨擦工作条件下使用的零件，如挖掘机的抓斗前壁和抓斗齿、拖拉机和坦克的履带等;铬镍不锈钢ZG1Cr18Ni9和铬不锈钢ZG1Cr13和ZGCr28等，对硝酸的耐腐蚀性很高，主要用于制造化工、石油、化纤和食品等设备上的零件。

      二、铸钢的铸造工艺特点

     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：

     1、由于钢液的流动性差，为防止铸钢件产生冷隔和浇不足，铸钢件的壁厚不能小于8mm;浇注系统的结构力求简单、且截面尺寸比铸铁的大;采用干铸型或热铸型;适当提高浇注温度，一般为1520°～1600℃，因为浇注温度高，钢水的过热度大、保持液态的时间长，流动性可得到改善。但是浇温过高，会引起晶粒粗大、热裂、气孔和粘砂等缺陷。因此一般小型、薄壁及形状复杂的铸件，其浇注温度约为钢的熔点温度+150℃;大型、厚壁铸件的浇注温度比其熔点高出100℃左右。

     2、由于铸钢的收缩大大超过铸铁，为防止铸件出现缩孔、缩松缺陷，在铸造工艺上大都采用冒口和、冷铁和补贴等措施，以实现顺序凝固。

     此外，为防止铸钢件产生缩孔、缩松、气孔和裂纹缺陷，应使其壁厚均匀、避免尖角和直角结构、在铸型用型砂中加锯末、在型芯中加焦炭、以及采用空心型芯和油砂芯等来改善砂型或型芯的退让性和透气性。

     铸钢的熔点高，相应的其浇注温度也高。高温下钢水与铸型材料相互作用，极易产生粘砂缺陷。因此，应采用耐火度较高的人造石英砂做铸型，并在铸型表面刷由石英粉或锆砂粉制得的涂料。为减少气体来源、提高钢水流动性及铸型强度，大多铸钢件用干型或快干型来铸造，如采用CO2硬化的水玻璃砂型。

      三、铸钢件的热处理

      铸钢件均应在热处理后使用。因为铸态下的铸钢件内部存在气孔、裂纹、缩孔和缩松、晶粒粗大、组织不均及残余内应力等铸造缺陷，使铸钢件的强度、尤其是塑性和韧性大大降低。

      为细化晶粒、均匀组织及消除内应力，铸钢件必须进行正火或退火处理。正火处理后的钢，其机械性能较退火后的高，成本也较低，所以应用较多。但由于正火处理会引起较退火大的内应力，只适用于含碳量小于0.35%的铸钢件。因为低碳铸钢件的塑性好，冷却时不易开裂。为减小内应力，铸钢件在正火后，还应进行高温回火。对于含碳量≥0.35%的、结构复杂及易产生裂纹的铸钢件，只能进行退火处理。铸钢件不宜淬火，否则极易开裂。

      四、铸钢的熔炼

      铸钢的熔炼一般采用平炉，电弧炉和感应炉等。平炉的特点是容量大、可利用废钢作原料、能准确控制钢的成分并能熔炼优质钢及低合金钢，多用于熔炼质量要求高的、大型铸钢件用的钢液。

      三相电弧炉的开炉和停炉操作方便，能保证钢液的成分和质量、对炉料的要求不甚严格、容易升温，故能炼优质钢、高级合金钢和特殊钢等，是生产成型铸钢件的常用设备。

      此外，采用工频或中频感应炉，能熔炼各种高级合金钢和碳含量极低的钢。感应炉的熔炼速度快、合金元素烧损小、能源消耗少、且钢液质量高，即杂质含量少、夹杂少，适于小型铸钢车间采用。ZG40Cr9Si2铸钢件ZG40Cr9Si2覆膜砂铸造