《金屬材料工程概論（第2版）》3-2鋼錠與鑄造課件

3.2鋼錠與鑄造3.2.1鋼錠

鑄錠是將液態(tài)金屬或合金澆鑄為金屬錠；將鋼水澆注到鑄鐵制的鋼錠模內(nèi)，凝固后則形成鋼錠。鋼錠須經(jīng)軋制或鍛造成鋼材后才能使用。鋼水的模鑄有上注法和下注法。圖3-6是下注法示意圖。圖3-6鋼水下注法示意圖1-鋼包；2-中注管鐵殼；3-保溫帽；4-鑄鐵模；5-底盤；6-湯道磚鋼錠的宏觀組織大體上分為三個區(qū)域。與鋼錠模接觸的外層區(qū)域是細晶粒區(qū)，往里層是柱狀晶區(qū)，鋼錠中心部位為晶粒粗大的等軸晶區(qū)。鎮(zhèn)靜鋼鋼錠的組織結(jié)構(gòu)形貌如圖3-7所示。鋼錠表面向內(nèi)十幾mm以內(nèi)為激冷層，得到細小等軸狀晶粒。中心冷卻較慢，則得到較為粗大的等軸狀晶粒。鋼錠內(nèi)部化學成分很不均勻，稱為偏析。有三個偏析帶，沉積錐區(qū)是負偏析，還有V形偏析帶和倒V形偏析帶。圖3-7鎮(zhèn)靜鋼鋼錠的組織結(jié)構(gòu)示意圖1-激冷層，2-柱狀晶；3-過渡晶帶；4-等軸狀晶；5-沉積錐；6-倒V形偏析；7-V形偏析；8-冒口疏松；9-縮孔3.2.2鑄造及鑄造性能鑄造是一種液→固結(jié)晶過程，包括許多物理及物理化學變化。本節(jié)從液→固結(jié)晶的規(guī)律討論與金屬材料有關的問題：(1)鑄造過程及鑄造性能；(2)鑄件的質(zhì)量；(3)特種鑄造方法。

鑄造過程包括自澆注溫度的液態(tài)金屬到室溫的鑄錠或鑄件，在這種過程中，發(fā)生了如下三類變化：(1)液態(tài)金屬的冷卻，牽涉到液態(tài)金屬性質(zhì)的影響；(2)液→固結(jié)晶，液→固結(jié)晶是合金在相圖中液相線及固相線間的變化；(3)固態(tài)金屬的冷卻，會發(fā)生固相線以下的相變、幾何尺寸的變化以及這些轉(zhuǎn)變所導致的內(nèi)應力的變化。鑄造性能鑄造性能是一種工藝性能，它的高低是用鑄錠或鑄件質(zhì)量的好壞來衡量的。對于這些產(chǎn)品的最起碼要求是具備所要求的形狀。鑄造是利用液態(tài)金屬的流動能力來成形的，因而液態(tài)金屬的流動性便是鑄造性能中的一個重要方面。流動性也是一種工藝性能，與鑄模的吸熱和散熱能力有關。3.2.3

特種鑄造方法1）冷硬鑄造冷硬鑄造的特點是生產(chǎn)具有幾層金相組織的生鐵鑄件。表面層中的碳差不多完全是以滲碳體方式存在，形成白口鐵，因而有高度的耐磨性；為了獲得足夠的韌性，鑄件中心具有珠光體一石墨組織；而過渡區(qū)又必須是逐漸的，具有珠光體一滲碳體一石墨組織，才會有足夠的強度。這種方法多用來生產(chǎn)冷硬軋輥。（2）金屬型鑄造金屬錠模已在鋼鐵生產(chǎn)中廣泛應用。鋼錠模損壞的最主要原因是開裂，從耐用性及生產(chǎn)成本方面考慮，鑄鐵是優(yōu)于0.20％C鑄鋼的。在美國，90％以上的鋼錠模是采取高爐或化鐵爐生產(chǎn)的鑄鐵。在鑄件生產(chǎn)中，金屬型鑄造的生產(chǎn)率高于砂型鑄造，并易于控制冷卻速度及獲得質(zhì)量及力學性能較高的鑄件。但液態(tài)金屬在金屬模中流動性較低，且金屬型的容讓性較