影響鑄鋼品質(zhì)的要素學習資料

1、影響鑄鋼性能的一些因素一、鋼中常見雜質(zhì)元素的影響鋼中常見的雜質(zhì)元素有 P、S、H、N、O等。這些元素在一般情況下對鋼的性能起有害作用，但其中有 的元素在特定的條件下，也能起有益的作用，成為特意加入的合金元素。這幾種雜質(zhì)元素的來源及其在鋼中的 作用見表1 2。表1 2 鋼中常見雜質(zhì)元素及其作用元素來源作用P煉鋼過程中從爐料引入磷微溶于鋼中，當鋼中含磷量，形成Fe 2P在晶粒周界析岀，降低鋼的塑性和韌性，增加冷、熱裂傾向。S煉鋼過程中從爐料引入1、硫在鋼中以FeS-Fe共晶體存在于鋼的晶粒周界，降低鋼的力學性能，優(yōu)制鋼 含硫量一般應限制在 0.04%以下。2、在機械制造中，有時為了改善某些鋼的切削

2、加工性能，人為將含硫量提高，以 形成硫化物，起中斷基體連續(xù)性的作用。3、硫含量的提高，增加鑄件熱裂傾向。H煉鋼過程中鋼液從爐氣中吸收氫鋼液中氫的溶解度隨溫度升高而提高，在緩慢凝固條件下，氫以針孔形態(tài)析岀。 快速凝固時，析岀氫在鐵的晶格內(nèi)造成高應力狀態(tài)，導致脆性。N煉鋼過程中鋼液從爐氣中吸收氮1、 鋼液中溶解的氮在凝固過程中因溶解度降低而析出，并與鋼中的Si、Al、Zr 等元素化合，生成 SiN、AlN、ZrN等氮化物。少量氮化物能細化鋼的晶粒。氮 休物多時，會使鋼的塑性和韌性降低。2、氮屬于擴大奧氏體區(qū)元素，在鋼中可部分代替鎳的作用，是鉻錳氮不銹鋼中的 合金元素，在超低碳不銹鋼中，可代替碳的作

3、用，提高鋼的強度。O煉鋼過程中鋼液被氧化1、鋼液中溶解的FeO在凝固前溫度降低過程中與鋼液中的碳起反應，生成一氧 化碳氣泡，在鑄件中造成氣孔。2、 鋼液凝固過程中，F(xiàn)eO因溶解度下降而析出在鋼的晶粒周界處，降低鋼的性能。、鋼中非金屬夾雜物的影響鋼中的非金屬夾雜物包括氧化物、硫化物、硫氧化合物、硅酸鹽化合物及氮化物等。這些夾雜物的來源有外來的和自生的兩類。外來的夾雜物包括在煉鋼過程中從爐料夾帶的不潔物，爐襯因經(jīng)常受侵蝕而脫落的耐火材料等。自生的夾雜物是在煉鋼過程中及鋼液澆注過程中，由于鋼液中元素氧化或發(fā)生其它化學反應而生成的。夾雜物對鋼的力學性能有害，特別是對韌性的削弱作用較大。為減輕夾雜物的有

4、害作用，可采取兩種途徑:（1）清除夾雜物如在煉鋼氧化期中，使鋼液良好地沸騰，藉以有效地清除夾雜物，并在出鋼后澆注前使用鋼液在鋼包中鎮(zhèn)靜一段時間（510min ），使夾雜物自鋼液中上浮。采用爐外吹氬精煉，或?qū)撘哼^濾，都能有效地清除鋼 液中的夾雜物。（2）改善夾雜物形態(tài) 夾雜物對鋼削弱作用的程度依其形狀及分布狀況而定： 帶尖角的多角形夾雜物在鋼中造成大的應力集中， 在外力作用下易形成裂紋源，而顆粒狀和球狀夾雜則危害較??；條狀夾雜物沿晶粒周界以網(wǎng)狀或斷續(xù)網(wǎng)狀分布 時，對鋼的割裂作用較大，而呈島狀弧立分布的夾雜物的割裂作用較小。如采用稀土合金對鋼液進行處理，以使多角形氧化物和條狀硫化物為球狀的稀土硫

5、氧化合物，就能降低夾雜物 對鋼的削弱作用。三、夾雜物含量在電爐鋼生產(chǎn)過程中的變化1、爐料全熔化，夾雜物的含量較高。2、氧化期，夾雜物的含量總趨勢下降。3、還原期，加入預脫氧劑和合金，雜質(zhì)含量升高，后慢慢降低。4、鎮(zhèn)靜：夾雜物上浮。5、吹氬：氧化物、硫化物雜質(zhì)含量降低，但氮化物幾乎不變。6、澆注：由于二次氧化，鋼水對澆注系統(tǒng)的沖刷，氧的析出并與其它元素發(fā)生反應，夾雜物含量上升。7、凝固：溫度下降，顯微偏析，枝晶的液體富集的溶質(zhì)元素易發(fā)生一系列反應，形成氧化物、硫化物。 影響鑄件質(zhì)量的因素 第一是鑄件的設計工藝性。進行設計時，除了要根據(jù)工作條件和金屬材料性能來確定鑄件幾何形狀、尺寸大小外，還必須從

6、鑄造合金 和鑄造工藝特性的角度來考慮設計的合理性，即明顯的尺寸效應和凝固、收縮、應力等問題，以避免或減 少鑄件的成分偏析、變形、開裂等缺陷的產(chǎn)生。第二要有合理的鑄造工藝。 即根據(jù)鑄件結構、重量和尺寸大小，鑄造合金特性和生產(chǎn)條件，選擇合適的分型面和造型、造芯方法，合 理設置鑄造筋、冷鐵、冒口和澆注系統(tǒng)等。以保證獲得優(yōu)質(zhì)鑄件。第三是鑄造用原材料的質(zhì)量。 金屬爐料、耐火材料、燃料、熔劑、變質(zhì)劑以及鑄造砂、型砂粘結劑、涂料等材料的質(zhì)量不合標準，會使 鑄件產(chǎn)生氣孔、針孔、夾渣、粘砂等缺陷，影響鑄件外觀質(zhì)量和內(nèi)部質(zhì)量，嚴重時會使鑄件報廢。 第四是工藝操作，要制定合理的工藝操作規(guī)程，提高工人的技術水平，使工

7、藝規(guī)程得到正確實施。 鑄造生產(chǎn)中，要對大型機床鑄件的質(zhì)量進行控制與檢驗。首先要制定從原材料、輔助材料到每種具體產(chǎn)品 的控制和檢驗的工藝守則與技術條件。對每道工序都嚴格按工藝守則和技術條件進行控制和檢驗。最后對 成品鑄件作質(zhì)量檢驗。要配備合理的檢測方法和合適的檢測人員。一般對鑄件的外觀質(zhì)量，可用比較樣塊 來判斷鑄件表面粗糙度；表面的細微裂紋可用著色法、磁粉法檢查。對鑄件的內(nèi)部質(zhì)量，可用音頻、超聲、 渦流、X射線和Y射線等方法來檢查和判斷。型砂和芯砂的質(zhì)量直接影響鑄件的質(zhì)量，型砂質(zhì)量 不好會使鑄件產(chǎn)生氣孔、砂眼、粘砂、夾砂等缺陷。良 好的型砂應具備下列性能：1）透氣性型高溫金屬液澆入鑄型后， 型內(nèi)

8、充滿大量氣體，這些氣體必須由鑄型內(nèi)順利 排出去，型砂這種能讓氣體 透過的性能稱為透氣性。否則將會使鑄件產(chǎn)生氣孔、澆不足等缺陷。鑄型的透氣性受砂的粒度、粘土含量、 水分含量及砂型緊實度等因素的影響。砂的粒度越細、粘土及水分含量越高、砂型緊實度越高，透氣性則 越差2）強度 型砂抵抗外力破壞的能力稱為強度。型砂必須具備足夠高的強度才能在造型、搬運、合箱過程中不引 起塌陷，澆注時也不會破壞鑄型表面。型砂的強度也不宜過高，否則會因透氣性、退讓性的下降，使鑄件 產(chǎn)生缺陷。3) 耐火性 高溫的金屬液體澆進后對鑄型產(chǎn)生強烈的熱作用，因此型砂要具有抵抗高溫熱作用的能力即耐火性。如造型材料的耐火性差，鑄件易產(chǎn)生粘砂。型砂中 SiO2 含量越多，型砂顆粒越大，耐火性越好。4) 可塑性 指型砂在外力作用下變形，去除外力后能完整地保持已有形狀的能