5*.铸造碳钢铸态的缺陷有哪些?进行热处理的目的是什么?

6*.掌握铸造碳钢热处理工艺的选择原则和主要的热处理工艺。

7. 铸造碳钢热处理时的奥氏体化保温温度和保温时间是如何确定的?

2.3 铸造低合金钢 （P51-76）

培训提纲

1.碳钢的不足之处 2.合金钢的优越性

3.合金元素及其在钢中的作用

·加入目的：对于铸造低合金钢，主要目的是提高强度；主要通过三个途径发生作用：①提高淬透性；②细化晶粒，增加珠光体量；③固溶强化。

·常用的合金元素及其作用： 常用的合金元素

常加元素：Mn、Si、Cr、Ni、Mo、Cu； 微量元素：B、Nb(Ta)、Ti、V、Zr、RE。

·元素作用综合分析：固溶强化；提高钢的淬透性；细化珠光体；减少回火脆性；提高抗氧化性；降低韧-脆性转变温度；提高高温强度；析出强化等。

4.铸造低合金钢的钢种类型 ·通用系列低合金钢

锰系、锰-硅系：Mn由0.5~0.8％增至1.5～2.5％；若大于2.5％，则将使韧性、塑性大大降低；除Mn量提高外，还可将Si量由0.20~0.60％增至0.8～1.2％左右。

铬系、镍系、铬-镍-钼系：Cr 0.6～1.2％，Ni 0.5~2.0％，Mo 0.4~0.6％ ·特殊系列低合金钢 5.铸造低合金钢的热处理

·热处理目的：消除铸态缺陷（同碳钢）；发挥合金元素的作用。最终获得符合使用要求的金相组织和机械性能。

·热处理工艺：淬火；淬火+回火；正火+回火。 说明：为细化晶粒，消除应力，消除枝晶偏析，以均匀化或避免裂纹，可在预定的热处理前先进行高温退火。由于合金元素的存在，奥氏体化保温温度应为TA化=Ac3+（50-100)℃。回火后应速冷，以避免回火脆性。

6.铸造低合金钢的焊接性能 铸造低合金钢的焊接性能的好坏取决于含碳量和合金元素含量；多数合金元素降低钢的焊接性能；合金元素对焊接性能的影响可折合成“碳当

%）量”CE。CE值越大，焊接性能越差，CE?C?Mn/6?(Cr?Mo?V)/5?(Ni?Cu)/15（。

7.铸造性能特点 流动性基本上与碳钢相似；裂纹倾向大。

思考题

1. 铸造碳钢有什么不足之处? 2. 铸造合金钢有什么优越性?

3*.铸造低合金钢常用的合金元素有哪些?加入的目的是什么? 4*.锰和硅在锰硅系列低合金钢中的作用是什么?

5*.铬、镍和钼在铬-镍-钼系列低合金钢中的作用是什么?

- 13 -

6*.在热处理的目的和工艺方面，铸造低合金钢和铸造碳钢有什么不同?

2.4 铸造高合金钢 （P92-129）

培训提纲

2.4.1 铸造不锈钢和耐蚀合金

1.不锈钢的分类

2.防止腐蚀的措施

3.铬不锈钢——马氏体不锈钢 4.高铬不锈钢——铁素体不锈钢 5.铬镍不锈钢——奥氏体不锈钢

·用途和特点：耐蚀性优于ZGCrl3；无磁，A体钢；塑性、韧性优良；高温和低温性能均好。在-150~+500℃内组织性能稳定。

·化学成分和力学性能（zGlcrl8Ni9Ti）：

化学成分 C≤0.12，Si≤1.0，Mn l.0~2.0，S≤0.03，P≤0.04，Cr l7.0~20.0，N: 8.0~11.0，Ti 0.3~0.7；Ti加入量的确定：Ti≥(C－0.02)％×5~0.8％

力学性能 ζs≥200，ζb≥450，δ≥25，ψ>32，ak≥100。 ·晶间腐蚀

·热处理 目的：获得单相奥氏体；工艺：固溶化处理。 ·铸造性能

6.奥氏体——铁素体双相不锈钢

7.抗磨耐蚀不锈钢（包括沉淀硬化不锈钢）

·析出硬化型铸造不锈钢典型钢种：ZGl7-4MoPH

特点分析：加Cu析出ε相硬质点；ζs>l100，HB>400，为高强度抗磨耐蚀钢；基体为M+少量A残+ε。

·铬镍钼马氏体铸造不锈钢典型钢种：ZG0Crl3Ni4MoR

8.铸造耐蚀合金 铸造纯镍；镍铜合金；镍铬铁合金；镍铬钼合金。 2.4.2 铸造耐热钢和耐热合金

1.作业条件对耐热材料的要求 高温力学性能；高温下的化学稳定性 2.铬钢 3.铬镍钢 4.镍铬钢

5.锰含量较高的钢种

6.铸造耐热合金 镍基合金；钴基合金 2.4.3 铸造高锰钢

1.高锰钢的特点 2.高锰钢的加工硬化

3.高锰钢的化学成分、性能和铸态组织

·牌号和成分：高锰钢成分范围：C 0.9～1.4％，Mn 1l~14％，Si 0.3～1.0％，P 0.07~0.09％，S≤0.05％。

- 14 -

·性能：ζb≥650,ζs≥400,δ≥20,ψ≥15，ak≥150，HBl79-229。 ·铸态组织 平衡态：α+ (Mn·Fe)3C；铸态：r +（Mn·Fe）3C。 4.高锰钢的热处理

·目的：消除碳化物，得到单相奥氏体； ·工艺：水韧处理。

5.高锰钢的铸造性能 流动性好；收缩大；裂纹倾向大；化学粘砂严重。 6.提高高锰钢质量的措施 2.4.4 铸造工具钢

思考题

1*.有哪些可以防止钢腐蚀的措施？

2. 铬不锈钢的含铬量如何确定?其金相组织是什么?

3*.铬镍不锈钢的Cr、Ni成分是如何确定的?Ti对钢性能的影响如何? 4*.铬镍不锈钢晶问腐蚀的原因是什么?如何防止?

5*.铸造耐热钢和耐热合金大致可分为几类？各有什么特点? 6*.高锰钢的特点有哪些?

7*.高锰钢的化学成分如何?各元素的作用又怎样? 8*.高锰钢热处理采用什么工艺?需要注意什么? 9. 为什么高锰钢一般采用低温浇注?

2.5 铸钢的熔炼（P130-229）

培训提纲

2.5.1 电弧炉炼钢

1.概述

·炼钢的目的

将固体炉料（生铁、废钢等）熔化成钢液；将钢液中的碳、硅、锰及其他化合金元素，炼到规格以内；脱去钢液中的有害元素磷、硫至规定的范围；去除气体和非金属夹杂；提高钢液温度，保证浇注需要；

·炼钢的方法：

电弧炉 根据炉衬材料的不同有碱性和酸性之分

感应电炉 分成高频、中频、工频三种，因而炉子容量大小不同 真空感应电炉

炉外精炼设备 ①钢包吹氩；②氩氧脱碳精炼（AOD法）；⑨真空氧氩脱碳精炼（VOD法）；④真空氧氩脱碳转炉精炼（VODC法）；⑤钢包电弧加热精炼（LF法）；等。

2.电弧炉炼钢的特点及相关的技术进步 电弧炉炼钢的特点，电弧炉炼钢的发展 3.交流电弧炉的结构和辅助设备 交流电弧炉的结构；电弧炉的辅助设备 4.有关炼钢的一些基本知识

有关的物理化学概念 反应热；自由能；活度；分解压力，等。 炉渣及其作用

炼钢过程中的主要冶金反应：

- 15 -

·硅和锰的氧化

·脱磷：脱磷反应：2[Fe2P]+5(FeO)+4(CaO)→(4CaO·P205)+9[Fe]+Q，反应的热力学条件为：①强氧化性渣(FeO)↑↑； ②高碱度(CaO)↑↑③低温(因为反应为放热反应)。

·脱碳 反应原理：(FeO)+[C]→[Fe]+CO↑－Q(CO气泡上浮过程中带出H、O、N和夹杂) ；反应条件：①（FeO）↑；②高温；③炉渣流动性好。

·脱氧 扩散脱氧；沉淀脱氧；综合脱氧；喷粉脱氧。

·脱硫 脱硫反应：[FeS]+(CaO)→(CaS)+(FeO)-Q；反应热力学条件：① 强还原性渣(FeO)↓↓；② 高碱度(CaO)↑↑；③ 高温（因为反应为吸热反应）。

5.碱性电弧炉炼钢 烤炉；补炉、装料；熔化期；氧化期；还原期；出钢； 6.碱性电弧炉的快速炼钢方式 单渣法炼钢；不氧化法炼钢；返回吹氧法炼钢； 7.酸性电弧炉炼钢

·酸性电弧炉炼钢的特点

·冶炼工艺要点 氧化法炼钢；不氧化法炼钢；硅还原法 2.5.2 感应电炉炼钢

1.坩锅式感应电炉的设备概要及其特点

·坩锅式感应电炉的工作原理 热量的传递；搅拌作用

·坩锅式感应电炉的特点 加热快；氧化烧损少；钢液吸收气体少；炉渣的化学活性较弱。

·坩锅式感应电炉的电气设备 ·坩锅式感应电炉炉体的重要构件 2.感应电炉炼钢的工艺要点

耐火材料和筑炉 耐火材料；烧结促进剂；耐火材料的粒度分配；坩锅模；打结坩锅；坩锅的烧结；

感应电炉炉衬主要分为酸性和碱性两种。

原材料：酸性炉衬主要为石英砂；碱性炉衬主要为镁砂

打结方法：打结炉衬的质量好坏与炉子使用寿命的长短有密切关系 烘干：① 自然干燥；② 通电烘烤

·感应电炉炼钢的特点 坩锅内的温度分布；钢液中气体含量的控制：保持炉料清洁； 缩短熔化时间；加少量矿石氧化；吹惰性气体脱气。脱磷；脱硫；脱氧。

·炼钢操作要点 不氧化法熔炼：举例：酸性炉衬不氧化法：

装料：要求：①炉料尽可能低磷硫；②精确配料；③炉料质量好，装料好。

通电熔化：①开始10分钟左右用小功率；②电流稳定后加大功率；③防止“搭桥”。 造渣：炉料大部分熔化后加入造渣材料。 脱氧和调整成分（加合金）：①炉料化清后，用Mn-Fe、Si-Fe沉淀脱氧；②化学成分调整后，插铝终脱氧。

出钢：成分合格并达到要求温度后，可出钢浇注。 其他：

酸性感应电炉内元素的变化（烧损）（％）

C Si Mn P S Cr Ti Al

- 16 -