合金鑄鋼

指除鑄造合金結(jié)構(gòu)鋼以外有特殊使用性能的低合金鑄鋼。

耐熱低合金鑄鋼 中國(guó)常用的耐熱低合金鑄鋼有ZG20CrMo、ZG15Cr1M01V。它們可在過(guò)熱蒸汽中工作，有較高的高溫持久強(qiáng)度和蠕變極限。鋼中鉻和鉬起固溶強(qiáng)化和提高淬透性的作用，釩可細(xì)化組織并防止晶粒長(zhǎng)大。鉬和釩提高鋼的高溫強(qiáng)度。上述兩種鋼可以制作在570℃以下工作的蒸汽室、閥門、隔板套等。

低溫低合金鑄鋼 此類鋼中碳含量低并適量加入錳，中國(guó)常用的牌號(hào)有ZG06MnNb、ZG06AlNbCuN，二者的使用溫度可達(dá)到-90℃和-120℃。國(guó)外主要用含鎳2.0%~3.0%或3.0%~4.0%的含鎳鑄鋼，可分別用于-70℃和-100℃。但含鎳低溫鋼易產(chǎn)生氫脆和熱裂，生產(chǎn)工藝復(fù)雜。

析出強(qiáng)化型銅鋼 銅可提高鋼的耐腐蝕性能。銅在鐵素體中固溶度隨溫降而減小，經(jīng)時(shí)效處理可提高強(qiáng)度和硬度。這類鋼有銅-鎳型、銅-錳型和銅-錳-硅型，鋼中含銅0.85%~1.80%。常用于伐木業(yè)，也可用于水輪機(jī)葉片等壁厚形狀復(fù)雜且要求不變形的大型鑄鋼件。

抗磨低合金鑄鋼 在磨料磨損條件下，鋼應(yīng)有高的硬度和韌性。此類鋼有馬氏體型和貝氏體型。另外還有90年代開發(fā)的奧氏體一貝氏體鋼(簡(jiǎn)稱奧貝鋼)是一種高碳(0.60%~0.90%)高硅(2.30%~2.40%)經(jīng)等溫淬火的鋼種，由于貝氏體型轉(zhuǎn)變的不完整性，組織中尚殘存有分散的奧氏體，在外力作用下可以發(fā)生形變強(qiáng)化，有很好的抗磨性能。

高強(qiáng)度低合金鑄鋼 高強(qiáng)度低合金鑄鋼是指抗拉強(qiáng)度在1205~2070MPa范圍的鑄鋼，常用于軍工產(chǎn)品鑄鋼件，如炮栓環(huán)、離心鑄造炮管、坦克車架和礦山鏟運(yùn)機(jī)、推土機(jī)上要求高強(qiáng)韌性和耐磨性的鑄鋼件。典型的牌號(hào)如4330鋼(美國(guó)牌號(hào))。

高合金鑄鋼是指合金元素總含量在10%以上的合金鑄鋼。按其用途區(qū)分為:鑄造不銹鋼，耐熱鑄鋼和耐磨耐蝕合金鑄鋼。

鑄造不銹鋼 (1)鐵素體型不銹鑄鋼。這類鋼以鉻為主要合金元素，中國(guó)常用的牌號(hào)有ZG1Cr17、ZGlCr19M02、ZGCr28，用于硝酸、氮肥、化纖等工業(yè)。(2)馬氏體型不銹鑄鋼。中國(guó)牌號(hào)有ZGlCr13、ZG2Cr13、用于制造要求承受沖擊負(fù)荷和韌性高但介質(zhì)濃度不高條件下工作的鑄件?？勺鞅脷?、葉輪、閥門等。(3)奧氏體型不銹鋼。這類鋼含有較高的鉻和鎳，中國(guó)常用的牌號(hào)有ZGOCr18Ni9、ZGlCr18Ni9、ZG0Cr18Ni9Ti、ZG1Cr18Ni9Ti、ZG0Cr18Ni12Mo2Ti、ZG1Cr18Ni12Mo2Ti、ZG1Cr24Ni20Mo2Cu3、ZG1Cr18Mn8NiN等，其用途廣泛，典型鋼號(hào)是ZG0Cr18Ni9和zG1Cr18Ni9。(4)奧氏體一鐵素體型不銹鋼。這類鋼中含錳和氮以節(jié)約鎳，中國(guó)常用牌號(hào)有ZG1Cr17Mn9Ni4Mo3Cu2N、ZG1Cr18Mn13Mo2CuN。對(duì)耐蝕性要求不高，但要求高的力學(xué)性能時(shí)，可以使用中、高強(qiáng)度馬氏體不銹鋼。適于作壁厚100mm以下鑄件的中國(guó)牌號(hào)有ZG10Cr13、ZG20Cr13、ZG10Cr13Ni1、ZG10Cr13Ni1Mo。適于作壁厚l00~200mm鑄件的有ZG06Cr13Ni4Mo、ZG06Cr13Ni6Mo、ZG06Cr16Ni5Mo。(5)沉淀硬化型不銹鋼。中國(guó)牌號(hào)為ZG0Cr17Ni4Cu4Nb，這類鋼具有高的強(qiáng)度、韌性和耐磨性?？捎糜诨ぁ⒃齑?、航空等部門，作高強(qiáng)度耐磨耐蝕鑄件。

不銹鋼的鑄造性差，鋼水流動(dòng)性低，易產(chǎn)生冷隔或夾渣，為此要提高澆注溫度，一般不低于1530℃。澆注系統(tǒng)截面積應(yīng)較碳素鋼鑄件大30%~50%。不銹鋼體積收縮值大，易產(chǎn)生縮孔和疏松，鑄件冒口較碳鋼件應(yīng)大20%~30%。鑄件熱裂傾向大，澆溫高易粘砂，鑄造工藝均應(yīng)采取相應(yīng)措施。奧氏體一鐵素體型不銹鋼的鑄造性能較好，但對(duì)氣孔敏感性較大。

耐熱鑄鋼 耐熱鑄鋼按用途分為耐熱不起皮鑄鋼(抗氧化鋼)和熱強(qiáng)鑄鋼。常用的抗氧化鋼有耐熱鉻鋼，以鉻為主要合金元素。鉻含量低者為13%~14%，高者達(dá)25%~35%，有時(shí)還加入少量硅或鎳，如ZG40Cr9Si2，其最高抗氧化溫度為800℃，長(zhǎng)期受載時(shí)低于700℃，可制作坩堝、爐門、底板等。

熱強(qiáng)鋼通常為馬氏體型或奧氏體型，后者熱強(qiáng)性能好，可用在600℃以上。鉻鎳含量高的如zG35(:r26Ni，可用到1100℃，廣泛用于各種爐子構(gòu)件。

耐熱鋼的鑄造性能差，其特點(diǎn)與不銹鋼類似。鐵鋁錳型耐熱鋼的鋼液極易氧化，易產(chǎn)生表面皺皮、體積收縮大，易出裂紋。冶煉和鑄造工藝上均應(yīng)注意。

(1)鉻鎳耐熱鋼。這類鋼是奧氏體型抗氧化鋼。奧氏體型不銹鋼也有抗氧化性能，但前者的碳含量高些并常含有硅，如ZG35Ni24Crl8Si2。其最高使用溫度1100℃，可作加熱爐傳送帶，螺桿、緊固件等承載件。

(2)鉻錳氮型抗氧化鋼。其中有11%~13%的錳，并加入少量氮以代鎳，有時(shí)還加入少量硅以提高抗氧化性能，如ZG30Cr18Mn12Si2N。其最高使用溫度950℃，強(qiáng)度和熱疲勞性好，可作爐罐、爐底板、支承架、吊架等。這類鋼有奧氏體+鐵素體的雙相組織，力學(xué)性能優(yōu)于鉻鎳鋼。

(3)鐵鋁錳型抗氧化鋼。其中錳、鋁含量低者如ZG5Mn16Al3Si2(Mnl5.50%~16.50%，Al2.70%~3.00%)，高者如zG7Mn29A19Si(Mn28.0%~30.0%，A19.0%~10.0%)。

鑄造工具鋼 鑄造工具鋼分為刀具鑄鋼和模具鑄鋼。刀具鑄鋼是以鎢、鉻為主要合金元素的高合金鑄鋼，如中國(guó)的ZGW18Cr4V、ZGW12Cr4V4Mo、ZGW9Cr4V2、ZGW9Cr4V等。為消除宏觀偏析和細(xì)化組織，澆注時(shí)溫度應(yīng)低。鋼的收縮量大，，導(dǎo)熱性差，易產(chǎn)生裂紋。模具鑄鋼以鉻、鉬為主要合金元素，中國(guó)常用的牌號(hào)是ZG5crMnMo，為提高鋼液的流動(dòng)性，鋼中硅含量應(yīng)適當(dāng)提高。

耐磨耐蝕合金鑄鋼 為制造水輪機(jī)上鑄件(轉(zhuǎn)子和葉片等)，研制的抗磨耐蝕合金鑄鋼，以鉻、鎳、鉬、銅為主要合金元素。鋼的淬透性高，硬度高，在水流沖蝕磨損條件下有好的耐蝕抗磨性能。中國(guó)常用的牌號(hào)是ZG0Cr13Ni6MoR、ZG0Cr13Ni4MoR、ZG15MnMoV-Cu。 ? ?

按合金元素劃分有錳系合金鑄鋼、鉻系合金鑄鋼和含鎳鑄造合金鋼。

錳系合金鑄鋼 這類鋼以錳為主要合金元素，以硅、鉬等為輔助合金元素。常用的中國(guó)牌號(hào)有ZG30Mn、ZG40Mn、ZG40Mn2、ZG45Mn、ZG50Mn、zG50Mn2、ZG65Mn等。常用來(lái)作齒輪、起重機(jī)和礦山機(jī)械輪子、耐嗜件等，其中錳含量1.05%~1.80%。錳可明顯提高淬透性，細(xì)化珠光體組織，提高硬度和耐磨性、降低鋼的塑性脆性轉(zhuǎn)變溫度，在不降低塑性的條件下提高強(qiáng)度。這類鋼在碳含量不高時(shí)有很好的焊接性。但錳的固溶強(qiáng)化作用小，常使晶粒粗大并有回火脆性。為提高強(qiáng)度，常在鋼中加入硅(0.60%~1.40%)，以提高淬透性，增強(qiáng)固溶強(qiáng)化作用。中國(guó)常用錳硅鋼牌號(hào)有ZG30Mnsi、ZG35MnSi、ZG35SiMn、ZG50SiMn、ZG20MnSi等，可作火車側(cè)架、搖枕、齒輪、車輪等。為降低錳鋼回火脆性，常加入0.15%~0.30%的鉬。中國(guó)常用的有ZG20MnMo、ZG50MnMo。多元的錳合金鑄鋼中國(guó)有ZG35SiMnMo、ZG35SiMnMoV、ZG42MnMoV等，這些鋼可以作挖掘機(jī)零、部件，大齒輪，吊車的套筒等。在錳硅鋼中加入少量鉻(0.50%~0.80%)可以提高淬透性、強(qiáng)度和耐磨性，可制作受沖擊和磨損的鑄件，如齒輪、襯板等。中國(guó)常用牌號(hào)有ZG30CrMnSi、ZG35CrMnSi。但此種鋼鑄造和熱處理時(shí)容易變形和開裂。

鉻系合金鑄鋼 這類鋼以鉻為主要合金化元素，以錳、鉬、鎳等為輔助元素。鉻可固溶強(qiáng)化并明顯提高淬透性，提高強(qiáng)度和耐磨性。中國(guó)常用的單元鉻合金鑄鋼有ZG40Cr和ZG70Cr。前者可作高強(qiáng)度鑄件如齒輪和輪緣，后者主要作耐磨鋼鑄件。鉻鋼有回火脆性，常加入鉬，鉬可進(jìn)一步提高強(qiáng)度和防止回火脆性。中碳鉻鉬鑄鋼有好的強(qiáng)度和耐磨性，如ZG35CrMo可以制作鏈輪、挖掘機(jī)支撐輪、軸套等。鉻錳鉬鋼主要作耐磨鋼鑄件，如ZG30CrMnMo可以承受大的載荷并且耐磨。高碳鉻錳鋼由于形成穩(wěn)定的碳化物，硬度和耐磨性均高，可作為鑄造模具鋼用，如ZG5CrMnMo即屬此類。

含鎳鑄造合金鋼 低合金鑄鋼中以鎳作為主要合金元素的鑄鋼很少，鎳常與鉻、鉬配合，大幅度提高淬透性，用以制作高強(qiáng)度的大型鑄鋼件。

合金鑄鋼軋輥進(jìn)行球化退火熱處理，主要是為了改善軋輥的切削性能，提高切削效率并為后續(xù)的淬火處理做好相應(yīng)的組織準(zhǔn)備。球化退火處理使組織中的碳化物由片狀轉(zhuǎn)變?yōu)榍驙?，亦即在鐵素體的基體上均勻地分布著球狀或粒狀碳化物，成為球狀珠光體組織。