铁素体铸钢常用牌号及综合知识.docx

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1、什么是铁素体铸钢？铁素体铸钢是以铁素体为主要组织的铸钢材料。一、特点1. 良好的韧性：铁素体组织赋予铸钢较好的韧性，使其在承受冲击载荷时表现出色。2. 较高的耐腐蚀性：在特定环境下，铁素体铸钢对一些腐蚀介质具有一定的抵抗能力。3. 良好的可加工性：相对容易进行机械加工，可满足不同形状和尺寸要求的零件制造。二、应用领域1. 一般机械制造：用于制造各种机械零件，如齿轮、轴、箱体等。2. 化工设备：由于具有一定的耐腐蚀性，可用于制造化工容器、管道等设备。3. 汽车工业：在汽车零部件制造中也有一定的应用，如发动机缸体、曲轴等。三、生产工艺1. 熔炼：通过电炉、转炉等设备将钢水熔炼至所需成分。2. 铸造

2、：采用砂型铸造、精密铸造等方法将钢水铸造成所需形状的铸件。3. 热处理：根据需要进行适当的热处理，如退火、正火等，以改善铸钢的组织和性能。铁素体铸钢的化学成分控制范围参考铁素体铸钢的化学成分控制范围因具体的使用要求和标准而异，以下是一般情况下的大致范围：一、碳（C）含量通常在 0.05% - 0.25%之间。低碳含量有助于保持铁素体组织，提高韧性和耐腐蚀性。二、硅（Si）一般在 0.5% - 2.5%左右。硅可以促进铁素体形成，提高强度和耐腐蚀性。三、锰（Mn）常见范围为 0.5% - 1.5%。锰可以细化晶粒，提高强度和淬透性。四、铬（Cr）含量可能在 0.5% - 28%之间，具体取决于对

3、耐腐蚀性和抗氧化性的要求。低铬含量有助于保持铁素体组织，高铬含量可提高耐腐蚀性。五、镍（Ni）一般在 0.5% - 3%左右，可提高韧性和耐腐蚀性。六、钼（Mo）通常在 0.1% - 1%之间，可提高强度和淬透性。七、磷（P）和硫（S）应尽量控制在较低水平，一般 P 不超过 0.05%，S 不超过 0.03%，以减少对力学性能和焊接性能的不利影响。需要注意的是，实际的化学成分控制应根据具体的应用需求、铸造工艺和相关标准来确定，并且在生产过程中需要严格控制化学成分的稳定性，以确保铸钢的质量和性能。以下是一些常见的铁素体铸钢材质牌号介绍：一、ZG1Cr171. 成分特点：主要合金元素为铬，含量约为

4、 17%。碳含量相对较低。2. 性能特点：具有良好的耐腐蚀性，特别是在氧化性介质中表现出色。由于是铁素体组织，其韧性和塑性较好，但强度相对较低。可用于制造化工设备、食品加工机械等对耐腐蚀性要求较高的零件。二、ZG0Cr131. 成分特点：铬含量约为 13%，碳含量极低。2. 性能特点：耐腐蚀性优良，尤其是在弱腐蚀性介质中。具有较高的韧性和良好的焊接性能。适用于制造水轮机叶片、阀门等零件。三、ZG1Cr25Ti1. 成分特点：含有较高的铬（约 25%）和一定量的钛。2. 性能特点：在高温下具有良好的抗氧化性和耐腐蚀性。钛的加入可以提高钢的强度和耐热性。主要用于制造高温下工作的零件，如炉用构件等。

5、四、ZG1Cr281. 成分特点：铬含量高达 28%左右。2. 性能特点：具有极高的耐腐蚀性，在强腐蚀性介质中表现突出。但由于铬含量高，其硬度也相对较高，韧性和塑性可能会受到一定影响。可用于制造化工、石油等领域的耐腐蚀零件。这些铁素体铸钢牌号在不同的应用场景中发挥着重要作用，选择时需要根据具体的使用要求、工作环境和性能需求进行综合考虑。铁素体铸钢的热处理工艺主要有以下几种：一、退火1. 完全退火：目的：消除铸造应力、降低硬度、改善切削加工性能，细化晶粒，均匀组织。工艺：将铸钢加热到Ac3以上 3050，保温一定时间，然后随炉缓慢冷却至 500以下，再出炉空冷。适用情况：适用于化学成分不均匀、组

6、织粗大、铸造应力较大的铁素体铸钢件。2.去应力退火：目的：消除铸件在铸造、加工和焊接等过程中产生的残余应力，防止铸件变形和开裂。工艺：将铸钢加热到 500650，保温一定时间，然后缓慢冷却。适用情况：几乎所有的铁素体铸钢件在加工前后都可以进行去应力退火。二、正火1. 目的：细化晶粒，提高强度和硬度，改善综合力学性能。对于一些要求不高的铸件，正火也可以作为最终热处理。2. 工艺：将铸钢加热到 Ac3 以上 3050，保温一定时间后，在空气中冷却。3. 适用情况：适用于碳含量较高、组织较粗大的铁素体铸钢件。三、淬火和回火1. 淬火：目的：提高铸钢的硬度和强度。工艺：将铸钢加热到 Ac3 以上 30

7、50，保温一定时间后，迅速放入淬火介质中冷却。淬火介质可以是水、油或盐水等。适用情况：对于一些要求高硬度和高强度的铁素体铸钢件，但淬火后铸钢的韧性会降低，需要进行回火处理。2. 回火：目的：消除淬火应力，提高韧性，稳定组织和尺寸。工艺：将淬火后的铸钢加热到适当温度（一般在 Ac1 以下），保温一定时间，然后冷却。回火温度根据铸钢的性能要求而定，通常在 500650之间。适用情况：淬火后的铁素体铸钢件必须进行回火处理，以提高其综合性能。铁素体铸钢的金相状况一、特征1. 铁素体呈等轴状或多边形。颜色较浅，在光学显微镜下通常呈现白色或灰白色。2. 铁素体晶粒大小会因铸造工艺和热处理条件的不同而有所差

8、异。一般来说，晶粒越细小，材料的力学性能越好。二、性能影响1. 强度和硬度：铁素体本身的强度和硬度相对较低。但通过合理的合金化和热处理，可以在一定程度上提高铁素体铸钢的强度和硬度。2. 韧性和塑性：铁素体铸钢具有较好的韧性和塑性，这使得它在承受冲击载荷和变形时具有一定的优势。3. 耐腐蚀性：铁素体铸钢在某些腐蚀环境下表现出较好的耐腐蚀性，尤其是在氧化性介质中。三、形成因素1. 化学成分：铁素体铸钢的化学成分对其金相组织有重要影响。一般来说，低碳、低合金的铸钢更容易形成铁素体组织。2. 冷却速度：冷却速度较慢时，有利于铁素体的形成。在铸造过程中，通过控制冷却速度可以调整金相组织。3. 热处理：适

9、当的热处理工艺，如退火、正火等，可以改变铁素体铸钢的金相组织，从而改善其性能。碳化物含量过高会对铁素体铸钢造成以下危害：一、力学性能方面1. 降低韧性：碳化物通常较硬且脆，大量碳化物的存在会使铸钢在受力时容易产生裂纹并扩展，从而显著降低材料的韧性。在承受冲击载荷或动态应力时，铸钢可能会发生突然断裂，降低其可靠性和安全性。2. 影响塑性：高碳化物含量会限制铸钢的塑性变形能力。这使得铸钢在加工过程中难以进行塑性变形，如锻造、轧制等，增加了加工难度。同时，在使用过程中，若铸钢需要承受一定的变形，如在某些特殊工况下的轻微变形，也会因为塑性不足而容易出现破裂。3. 降低强度均匀性：碳化物的分布往往不均匀

10、，这会导致铸钢的强度在不同部位存在较大差异。在受力时，局部的薄弱区域可能会首先发生破坏，从而影响整个铸钢构件的性能。二、耐腐蚀性能方面1. 形成腐蚀源：碳化物与铁素体基体之间存在电化学差异，容易在腐蚀介质中形成微电池，加速腐蚀过程。碳化物周围的铁素体基体可能会优先被腐蚀，导致铸钢的耐腐蚀性能下降。2. 降低耐蚀均匀性：由于碳化物的不均匀分布，铸钢的耐腐蚀性能在不同部位也会出现差异。这使得铸钢在腐蚀环境中更容易出现局部腐蚀，如点蚀、晶间腐蚀等，进一步降低了铸钢的使用寿命和可靠性。三、加工性能方面1. 增加切削难度：高碳化物含量会使铸钢的硬度增加，从而增加切削加工的难度。刀具在切削过程中容易磨损，

11、加工效率降低，同时也会影响加工表面的质量。2. 影响焊接性能：在焊接过程中，碳化物的存在会影响焊缝的质量和性能。碳化物可能会在焊缝中形成硬脆组织，降低焊缝的强度和韧性，增加焊接裂纹的风险。此外，碳化物还可能影响焊接接头的耐腐蚀性，使焊接部位更容易受到腐蚀。可以通过以下方法降低铁素体铸钢中碳化物的含量：一、化学成分控制1. 控制碳含量：降低钢中的碳含量是减少碳化物形成的关键。在满足铸钢性能要求的前提下，尽量选择低碳含量的原材料进行熔炼。2. 调整合金元素：合理调整合金元素的种类和含量。例如，增加铬、镍等元素可以提高钢的耐腐蚀性，同时减少碳化物的形成倾向。硅元素可以促进铁素体的形成，抑制碳化物的产

12、生。锰元素的含量也应适当控制，过高的锰含量可能会促进碳化物的形成。二、熔炼工艺优化1. 高温熔炼：采用高温熔炼可以使钢中的碳和合金元素充分均匀化，减少局部碳含量过高的情况，从而降低碳化物的形成。2. 控制熔炼时间：避免过长的熔炼时间，以免钢液中的碳与其他元素过度反应形成碳化物。同时，应确保熔炼过程中的搅拌均匀，使成分更加均匀。三、铸造工艺控制1. 控制冷却速度：适当降低冷却速度可以减少碳化物的析出。可以通过采用保温冒口、控制铸型的散热条件等方法来调整冷却速度。2. 优化铸造工艺参数：合理选择铸造温度、浇注速度等工艺参数，以减少铸造过程中的偏析和不均匀冷却，从而降低碳化物的形成。四、热处理1.

13、正火处理：正火可以使铸钢组织均匀化，消除部分碳化物。正火温度应根据铸钢的成分和性能要求进行合理选择，通常在 Ac3 以上 30 - 50进行保温，然后空冷。2. 退火处理：退火可以降低铸钢的硬度，改善其加工性能，同时也可以减少碳化物的含量。退火温度一般在 Ac1 以下进行，保温一段时间后缓慢冷却。五、后续加工处理1. 机械加工：对于已经形成的碳化物，可以通过机械加工的方法去除部分碳化物，提高铸钢的表面质量和性能。2. 表面处理：采用表面处理技术，如喷丸、滚压等，可以改善铸钢的表面性能，减少碳化物对表面的影响。碳对铁素体铸钢有什么影响？一、对组织的影响1. 随着碳含量的增加，铁素体铸钢中的铁素体

14、组织会逐渐减少。当碳含量较低时，铸钢主要由铁素体组成；而当碳含量升高到一定程度时，会出现珠光体等其他组织。2. 高碳含量可能导致碳化物的形成。这些碳化物会在晶界处析出，影响材料的韧性和塑性。二、对性能的影响1. 强度：在一定范围内，随着碳含量的增加，铁素体铸钢的强度会提高。这是因为碳可以固溶在铁素体中，起到强化作用。然而，当碳含量过高时，由于组织中出现过多的碳化物和珠光体，可能会导致材料变脆，强度反而下降。2. 硬度：碳含量的增加会使铁素体铸钢的硬度升高。这是因为碳可以形成硬的碳化物，提高材料的硬度。3. 韧性和塑性：低碳含量的铁素体铸钢通常具有较好的韧性和塑性。随着碳含量的增加，韧性和塑性会

15、逐渐降低。这是因为高碳含量会导致材料变脆，容易发生断裂。4. 焊接性能：高碳含量会使铁素体铸钢的焊接性能变差。在焊接过程中，高碳含量容易导致焊接热影响区出现硬脆组织，降低焊接接头的质量。三、对热处理的影响1. 碳含量会影响铁素体铸钢的热处理工艺。对于低碳铁素体铸钢，可以采用正火、退火等热处理方法来改善组织和性能。而对于高碳铁素体铸钢，可能需要采用淬火、回火等更复杂的热处理工艺。2. 在热处理过程中，碳的扩散和相变会对材料的组织和性能产生重要影响。合理控制热处理温度和时间，可以使碳在铁素体铸钢中均匀分布，提高材料的性能。硅对铁素体铸钢有什么影响？一、对组织的影响1. 促进铁素体形成：硅是铁素体稳定化元素，能促进铁素体的形成。增加硅含量会使铸钢中的铁素体比例增加，减少珠光体等其他组织的含量。2. 细化晶粒：适量的硅可以细化铁素体铸钢的晶粒，提高材料的强度和韧性。晶粒细化可以增加晶界面积，阻碍位错运动，从而提高材料的强度。同时，细晶粒组织也有利于改善材料的韧性和塑性。二、对性能的影响1. 强度和硬度：硅能提高铁素体铸钢的强度和硬度。硅固溶在铁素体中，可以产生固溶强化作用，使材料的强度和硬度增加。2. 韧性和塑性：在一定范围内，适量的硅可以提高铁素体铸钢的韧性和