常用的鑄造砂是硅質(zhì)砂，硅砂的高溫性能不能使用要求時則使用鋯英砂、鉻鐵礦砂、剛玉砂等特種砂。應(yīng)用廣的型砂粘結(jié)劑是粘土，也可采用各種干性油或半干性油、水溶性硅酸鹽或鹽和各種合成樹脂作型砂粘結(jié)劑。砂型鑄造中所用的外砂型按型砂所用的粘結(jié)劑及其建立強(qiáng)度的不同分為粘土濕砂型、粘土干砂型和化學(xué)硬化砂型3種。砂型鑄造用的是和簡單類型的鑄件已延用幾個世紀(jì).砂型鑄造是用來制造大型部件，如灰鑄鐵，球墨鑄鐵,不銹鋼和其它類型鋼材等工序的砂型鑄造。其中主要步驟包括繪畫，模具，制芯，造型，熔化及澆注，清潔等。工藝參數(shù)的選擇加工余量：所謂加工余量，就是鑄件上需要切削加工的表面，應(yīng)預(yù)先留出一定的加工余量，其大小取決于鑄造合金的種類、造型、鑄件大小及加工面在鑄型中的位置等諸多因。由于鑄鋼件的特點(diǎn)，幾乎所有的工業(yè)部門都需要用鑄鋼件，在船舶和車輛、建筑機(jī)械、工程機(jī)械、電站設(shè)備、礦山機(jī)械及冶金設(shè)備、及設(shè)備、油井及化工設(shè)備等方面應(yīng)用尤為廣泛。至于鑄鋼件在工藝設(shè)計也是一個很重要的環(huán)節(jié)，內(nèi)澆口位置的確定對鋼水進(jìn)入型腔是否平穩(wěn)有著很大的影響，設(shè)置不當(dāng)會造成鋼水紊流容易把氣體卷入造成內(nèi)部的氣孔，使其產(chǎn)生塑性變形以具有一定機(jī)械性能，一定形狀和尺寸鍛件的加工。鍛壓(鍛造與沖壓)的兩大組成部分之一，通過鍛造能金屬在冶煉中產(chǎn)生的鑄態(tài)疏松等缺陷，微觀組織結(jié)構(gòu)，同時由于保存了完整的金屬流線，鍛件的機(jī)械性能一般優(yōu)于同樣材料的鑄件，相關(guān)機(jī)械中負(fù)載高，工作條件嚴(yán)峻的重要零件。除形狀較簡單的可用軋制的板材，型材或焊接件外，多采用鍛件，軋制又稱壓延，指的是將金屬錠通過一對滾輪來為之賦形的，如果壓延時，金屬的溫度超過其再結(jié)晶溫度，那么這個被稱為[熱軋。各產(chǎn)業(yè)部門的應(yīng)用，由于各國的具體條件不同，情況可能有較大的差異。由于薄壁長筒與下舵承和下舵鈕部分壁厚相差懸殊，鑄件在凝固收縮中兩部分連接處容易產(chǎn)生熱裂紋，由于掛舵臂主體薄壁長筒的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。更容易判斷出缺陷的性質(zhì)，檢測原始數(shù)據(jù)可數(shù)字化存儲，易于追溯，具有一定的優(yōu)勢，但PAUT由于使用條件的，僅可用于軸孔表面這樣的規(guī)則區(qū)域，而無A脈沖超聲波檢測技術(shù)那樣可適用于鑄鋼件所有的復(fù)雜表面。使用具有一定的局限性，圖11PAUT在掛舵臂無損探傷中的使用◆鑄鋼件缺陷的修補(bǔ)通過前文可以發(fā)現(xiàn)，缺陷的存在會大大鑄鋼件的疲勞強(qiáng)度，必須采用的手段對缺陷進(jìn)行處理，本部分基于在32.5萬噸掛舵臂鑄鋼件檢驗中遇到的缺陷修復(fù)實例進(jìn)行分析。按照CCS材料與焊接規(guī)范的規(guī)定。
山東ZG45Cr28Ni48W5Si2鑄鋼件軋輥鑄鋼件的品種繁多，不勝枚舉。現(xiàn)就幾個主要的產(chǎn)業(yè)部門使用鑄鋼件的情況做簡要說明。
鑄件組織致密，力學(xué)性能比砂型鑄件高15%左右，能較高尺寸精度和較低表面粗糙度值的鑄件。并且性好，因不用和很少用砂芯，，粉塵和有害氣體，勞動強(qiáng)度，金屬型本身無透氣性，必須采用一定的措施導(dǎo)出型腔中的空氣和砂芯所產(chǎn)生的氣體,金屬型無退讓性，鑄件凝固時容易產(chǎn)生裂紋,金屬型制造周期較長。成本較高，因此只有在大量成批生產(chǎn)時，才能顯示出好的經(jīng)濟(jì)效果，應(yīng)用:金屬型鑄造既適用于大批量生產(chǎn)形狀復(fù)雜的鋁合金，鎂合金等非鐵合金鑄件，也適合于生產(chǎn)鋼鐵金屬的鑄件，鑄錠等，(7)真空壓鑄(vacuumcasting)真空鑄造:通過在壓鑄中抽除壓鑄模具型的氣體而或顯著壓鑄件內(nèi)的氣。電站設(shè)備是高技術(shù)產(chǎn)品，其主要零件都在高負(fù)荷下長時間連續(xù)地運(yùn)轉(zhuǎn)，火電站和核電站設(shè)備中有不少零部件還需耐受高溫和高壓蒸汽的腐蝕，因而對零部件的可靠性有很嚴(yán)格的要求。鑄鋼件能大限度地這些要求，在電站設(shè)備中廣為采用。為使樹脂砂，尤其呋喃樹脂砂避免或熱裂，可采取以下幾個方面的措施:合金方面(1)控制鑄件的含硫量。宜在0.03%以下，并且避免鑄件中出現(xiàn)Ⅱ型硫化物，(鑄鋼件中的硫化物呈三種形態(tài)，即Ⅰ型，Ⅱ型和Ⅲ型，其中Ⅱ型的硫化物沿晶界分布，呈斷續(xù)狀，容易引起鑄件熱裂，)通過錳硫比來改變硫的分布型態(tài)，(2)對于碳鋼件。應(yīng)使S+P≤0.07%，因為硫與磷的疊加作用，使熱裂傾向性，(3)用A1脫氧時，應(yīng)將鋁的殘留量A1殘留控制≤0.1%,過高的A1殘量，有利于形成A12S3，甚至可能形成A1N，使鋼的斷口呈現(xiàn)[巖石狀"。大大鑄鋼件的抗熱裂能力，(4)使鋼的晶粒能細(xì)化，如在鋼液中加入稀土和硅鈣，因為在操作規(guī)程中已經(jīng)對那些基本的操作做出了詳細(xì)的規(guī)定及實施方。
要從具體情況出發(fā)，根據(jù)缺陷的特征、位置、采用的工藝和所用型砂等因素，進(jìn)行綜合分析，然后采取相應(yīng)的技術(shù)措施，防止和缺陷。1.澆不到鑄件局部有殘缺、常出現(xiàn)在薄壁部位、離澆道遠(yuǎn)部位或鑄件上部。殘缺的邊角圓滑光亮不粘砂。產(chǎn)生原因：澆注溫度低、澆注速度太慢或斷續(xù)澆注；橫澆道、內(nèi)澆道截面積小；鐵水成分中碳、硅含量過低；型砂中水分、煤粉含量過多，發(fā)氣量大，或含泥量太高，透氣性不良；上砂型高度不夠，鐵水壓力不足。防止：澆注溫度、加快澆注速度，防止斷續(xù)澆注；加大橫澆道和內(nèi)澆道的截面積；爐后配料，適當(dāng)碳、硅含量；鑄型中加強(qiáng)排氣，型砂中的煤粉，有機(jī)物加入量；上砂箱高度。2.未澆滿鑄件上部殘。鐵路機(jī)車及車輛鐵路運(yùn)輸與的生命財產(chǎn)安全密切相關(guān)，因此。保證安全是至關(guān)重要的，機(jī)車車輛的一些關(guān)鍵部件，如車輪、側(cè)架、搖枕、車鉤等，都是的鑄鋼件。
鐵路轉(zhuǎn)轍用的轍岔是承受強(qiáng)烈沖擊和的部件，工況條件極為惡劣，形狀又很復(fù)雜。底部圓弧過渡，并經(jīng)MT檢驗合格，焊接前焊補(bǔ)位置及周圍70mm范圍內(nèi)所有油污，銹等臟污，坡口清理完畢后測得坡口尺寸為470×120×60mm，現(xiàn)在使用鋼包精煉的單位不存在烘烤鋼包的問題。但是在大件碰爐澆鑄的時候還會存在一個鋼包烘烤問題，尤其是那些有段時間不用的鋼包，一定要烘烤到要求的溫度才行，否則鋼水中的卷入氣體是很多的，造型材料的控制也是一個非常重要的因素，石英砂的水分含量一定要在規(guī)定要求以下。水玻璃粘接劑的模數(shù)要符合工藝要求，石灰石砂的粉塵含量不能夠超過規(guī)定要求，回用廢砂的粉塵量超過規(guī)定以后應(yīng)該扔掉，所有這一切都是影響氣體產(chǎn)生和砂型排氣的因素，這些東西如果達(dá)不到要求要想解決氣孔問題那是不可能。
圖6型芯撐未熔合產(chǎn)生的裂紋圖7夾渣圖8縮松夾渣的產(chǎn)生原因為鑄件凝固中鋼水中的非金屬夾雜物上浮至鑄件上表面所致，縮松是后凝固部分的殘留金屬由于溫度梯度小而同時凝固。晶粒之間和枝晶之間形成的通道使外部金屬很難通過，而無法給予補(bǔ)縮的結(jié)果，圖9夾砂/砂眼圖10氣孔夾砂/砂眼:型腔未清理干凈或者造型緊實度不夠，澆注中鋼水沖刷型腔所致，氣孔:型腔/型芯產(chǎn)生的氣體或鋼水中的氣體沒有在鑄件凝固前去所致。◆掛舵臂鑄鋼件的無損探傷掛舵臂鑄鋼件在使用中主要受到彎曲應(yīng)力的作用，高應(yīng)力區(qū)域主要出現(xiàn)在外表面和近表面區(qū)域，故產(chǎn)品表層區(qū)域的缺陷對其安全性能影響，也有其明顯的缺點(diǎn)，與粘土砂相比，產(chǎn)生粉塵污染較。建筑、工程機(jī)械及其他車輛建筑機(jī)械和工程機(jī)械的工況條件都很差，大部分零件都承受高的負(fù)荷或需耐受沖擊磨損，其中很大一部分是鑄鋼件，如行動中的輪、承重輪、搖臂、履帶板等。
或加工量很小，所以既了金屬利用率，又了大量的加工設(shè)備和工時；鑄件價格便易；可以采用組合壓鑄以其他金屬或非金屬材料。既節(jié)省裝配工時又節(jié)省金屬。缺點(diǎn)及局限性：壓鑄時由于液態(tài)金屬充填型腔速度高，流態(tài)不，故采用一般壓鑄法，鑄件易產(chǎn)生氣孔，不能進(jìn)行熱處理；對內(nèi)凹復(fù)雜的鑄件，壓鑄較為困難；高熔點(diǎn)合金（如銅，黑色金屬），壓鑄型壽命較低；不宜小批量生產(chǎn)，其主要原因是壓鑄型制造成本高，壓鑄機(jī)生產(chǎn)效率高，小批量生產(chǎn)不經(jīng)濟(jì)。4.金屬型鑄造又稱硬模鑄造，它是將金屬澆入金屬鑄型，以鑄件的一種鑄造。鑄型是用金屬制成，可以反復(fù)使用多次（幾百次到幾千次），又叫型鑄造。金屬型的結(jié)構(gòu)一般的，金屬型用鑄鐵和鑄鋼制。一般汽車很少用鑄鋼件，但特種越野車和重型貨車的行動部分也用不少的鑄鋼件。鑄鋼的熔煉。鑄鋼必須采用電爐熔煉，主要有電弧爐和感應(yīng)電爐。根據(jù)爐襯材料和所用渣系的不同，義可分為酸性熔爐和堿性熔爐。碳鋼和低合金鋼可采用任何一種熔爐熔煉，但高合金鋼只能采用堿性熔爐熔煉。
鑄件在金屬型內(nèi)收縮量愈大，取出采用困難，而且鑄件易產(chǎn)生大的內(nèi)應(yīng)力和裂紋。通常鑄鐵件的出型溫度700～950℃，開型時間為澆注后10～60秒。優(yōu)點(diǎn)：與砂型鑄造相比，金屬型鑄造有如下優(yōu)點(diǎn)：復(fù)用性好，可“一型多鑄”，節(jié)省了造型材料和造型工時。由于金屬型對鑄件的冷卻能力強(qiáng)，使鑄件的組織致密、機(jī)械性能高。鑄件的尺寸精度高，公差等級為IT12～I(xiàn)T14；表面粗糙度較低，Ra為6.3m。金屬型鑄造不用砂或用砂少，了勞動條件。缺點(diǎn)及局限性：金屬型的制造成本高、周期長、工藝要求嚴(yán)格，不適用于單件小批量鑄件的生產(chǎn)，主要適用于有色合金鑄件的大批量生產(chǎn)，如飛機(jī)、汽車、內(nèi)燃機(jī)、摩托車等用的鋁、汽缸體、汽缸蓋、油泵殼體及銅合金的軸瓦、軸套。鑄造工藝。鑄鋼的熔點(diǎn)高，流動性差，鋼液易氧化和吸氣。同時，其體積收縮率為灰鑄鐵的2～3倍．因此，鑄鋼的鑄造性能較差，容易產(chǎn)生澆不足、氣孔、縮孔、熱裂、黏砂、變形等缺陷。為防止上述缺陷的產(chǎn)生，必須在工藝上采取相應(yīng)措施。
產(chǎn)生原因：型砂表面強(qiáng)度不夠；模樣上無圓角或拔模斜度小鉤砂、鑄型損壞后沒修理或沒修理好就合箱；砂型在澆注前放置時間過長，風(fēng)干后表面強(qiáng)度；鑄型在合箱時或搬運(yùn)中損壞；合箱時型內(nèi)浮砂未干凈，合箱后澆口杯沒蓋好，碎砂掉進(jìn)鑄型。防止：型砂中粘士含量、及時補(bǔ)加新砂，型砂表面強(qiáng)度；模樣光潔度要高，并合理做出拔模斜度和鑄造圓角。損壞的鑄型要修好后再合箱；縮短澆注前砂型的放置時間；合箱或搬運(yùn)鑄型時要小心，避免損壞或掉入砂型腔砂粒；合箱前型內(nèi)浮砂，并蓋好澆口。6.披縫和脹砂披縫常出現(xiàn)在鑄件分型面處，是垂直于鑄件表面，且厚薄不均勻的薄片狀金屬突起物。脹砂是鑄件內(nèi)、外表面局部，形成不規(guī)則的瘤狀金屬突起。生產(chǎn)鑄鋼件用型砂應(yīng)有高的耐火度和抗黏砂性，以及高的強(qiáng)度、透氣性和退讓性。原砂通常采用顆粒較大、均勻的硅砂；為防止黏砂，型腔表面多涂以耐火度更高的涂料；生產(chǎn)大件時多采用于砂型或水玻璃砂快于鑄型。為了鑄型強(qiáng)度、退讓性，型砂中常加入各種添加劑。及時，磨損大的要更換；定期對套箱。脫箱后的鑄型在搬運(yùn)時要小心。在面澆注的砂型，應(yīng)該做一排砂型圍一排。10.灰口和麻點(diǎn)鑄件斷口呈灰黑色或出現(xiàn)黑色小點(diǎn)，中心部位較多，邊部較少，金相觀察可見到片狀石墨。產(chǎn)生原因：鐵水化學(xué)成分不合要求，碳、硅含量過高；爐前孕育的鉍加入澆包內(nèi)過早或過遲，或是鉍量不足。防止：正確選擇化學(xué)成分，合理配料，使鐵水中碳、硅量在規(guī)定范圍內(nèi)；鉍的加入量并嚴(yán)格爐前孕育工藝。11.裂紋（熱裂、冷裂）鑄件外部或內(nèi)部有穿透或透的裂紋。熱裂時帶有暗色或黑色的氧化表面斷口外形曲折。冷裂是較干凈的脆性裂紋，斷口較平，具有金屬光澤或輕微的氧化色澤。產(chǎn)生原因：鐵水中碳、硅含苞欲放量過。
圓角區(qū)域及確定缺陷的范圍和位置時應(yīng)選用適當(dāng)角度的斜進(jìn)行探傷，超聲波探傷的部位及驗收按照的要求進(jìn)行，應(yīng)特別注意澆冒口的位置及使用中可能會出現(xiàn)高應(yīng)力的區(qū)域。由于單晶直存在近場盲區(qū)，在探測鑄鋼件近表面的缺陷(≤50mm)時，拉拔是用外力作用于被拉金屬的前端，將金屬坯料從小于坯料斷面的模孔中拉出，以相應(yīng)的形狀和尺寸的制品的一種塑性加工，由于拉拔多在冷態(tài)下進(jìn)行。因此也叫冷拔或冷拉，沖壓是靠壓力機(jī)和模具對板材，帶材，管材和型材等施加外力，使之產(chǎn)生塑性變形或分離，從而所需形狀和尺寸的工件(沖壓件)的成形加工，金屬注射成形(MetalInjectionMolding。簡稱MIM)是一種從塑料注射成形行業(yè)中引伸出來的新型粉末冶金近凈成形技。在澆注和冒口的設(shè)計上。由于鑄造碳鋼傾向逐層凝固，收縮大，因此多采剛順序凝固原則來設(shè)置澆注和冒口．以防止縮孔、縮松的出現(xiàn)。一般來說，鑄鋼件都要設(shè)置冒口。冷鐵也應(yīng)用較多。此外，應(yīng)盡量采用形狀簡單、截面面積較大的底注式澆注，使鋼液迅速、平穩(wěn)地充滿鑄型。
山東ZG45Cr28Ni48W5Si2鑄鋼件軋輥熱處理。鑄鋼的熱處理通常為退火或正火。退火主要用于w(C)≥0.35%或結(jié)構(gòu)特別復(fù)雜的鑄鋼件，這類鑄件塑性差，鑄造應(yīng)力大，鑄件易開裂。正火主要用于w(C)≤0.35%的鑄鋼件，這類鋼件碳含量低，塑性，冷卻時不易開裂。市場上的需求，國內(nèi)制造業(yè)產(chǎn)能過剩的情況越發(fā)凸顯出來，市場上僅有的一些訂貨除了價格競爭激烈到白刃，對于產(chǎn)品的要求也是更加嚴(yán)格，像鑄鋼件的氣孔問題在過去不算什么大的問題，而現(xiàn)在卻經(jīng)常會造成產(chǎn)品報費(fèi)的嚴(yán)重后果。改革開放三十多年來，上許多先進(jìn)的技術(shù)要求也逐漸的走進(jìn)了我們身邊，從而壓鑄件力學(xué)性能和表面的先進(jìn)壓鑄工藝，或壓鑄件內(nèi)部的氣孔，壓鑄件的機(jī)械性能和表面，鍍覆性能;型腔的反壓力。可使用較低的比壓及鑄造性能較差的合金，有可能用小機(jī)器壓鑄較大的鑄件;了充填條件，可壓鑄較薄的鑄件;模具密封結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造及安裝較困難，因而成本較高;真空壓鑄法如控制不當(dāng)，效果就不是很顯。
