第七章 铸造低合金钢

(工艺技术)第章铸造工艺设计基础

第1章铸造工艺设计基础 § 1-1零件结构的铸造工艺性分析 § 1-2铸造工艺方案的确定 § 1-3铸造工艺参数的确定 § 1-4砂芯设计 铸造生产周期较长，工艺复杂繁多。为了保证铸件质量，铸造工作者应根据铸件特点，技术条件和生产批量等制订正确的工艺方案，编制合理的铸造工艺流程，在确保铸件质量的 前提下，尽可能地降低生产成本和改善生产劳动条件。本章主要介绍铸造工艺设计的基础知 识，使学生掌握设计方法，学会查阅资料，培养分析问题和解决问题的能力。 § 1-1零件结构的铸造工艺性分析 铸造工艺性，是指零件结构既有利于铸造工艺过程的顺利进行，又有利于保证铸件质量。 还可定义为：铸造零件的结构除了应符合机器设备本身的使用性能和机械加工的要求外，还应符合铸造工艺的要求。这种对铸造工艺过程来说的铸件结构的合理性称为铸件的铸造工艺性。 另定义：铸造工艺性是指零件的结构应符合铸造生产的要求，易于保证铸件品质，简化 铸造工艺过程和降低成本。 铸造工艺性不好，不仅给铸造生产带来麻烦，不便于操作，还会造成铸件缺陷。因此，为了简化铸造工艺，确保铸件质量，要求铸件必须具有合理的结构。 一、铸件质量对铸件结构的要求 1 .铸件应有合理的壁厚 某些铸件缺陷的产生，往往是由于铸件结构设计不合理而造成的。采用合理的铸件结构，可防止许多缺陷。 每一种铸造合金，都有一个合适的壁厚范围，选择得当，既可保证铸件性能（机械性能）要求，又便于铸造生产。在确定铸件壁厚时一般应综合考虑以下三个方面：保证铸件达到所需要的强度和刚度；尽可能节约金属；铸造时没有多大困难。 （1 ）壁厚应不小于最小壁厚 在一定的铸造条件下，铸造合金能充满铸型的最小壁厚称为该铸造合金的最小壁厚。为了避免铸件的浇不足和冷隔等缺陷，应使铸件的设计壁厚不小于最小壁厚。各种铸造工艺条件下，铸件最小允许壁厚见表7-1?表7-5 表1-1砂型铸造时铸件最小允许壁厚（单位：mm） 合金种类铸件最大轮廓尺寸为下列值时/ mm

机械制造专业英语第7章SAND CASTING(砂型铸造)

SAND CASTING Most metal castings are made by pouring molten metal into a prepared cavity and allowing it to solidify. The process dates from antiquity. The largest bronze statue in existence today is the great Sun Buddha in Nara, Japan. Cast in the eighth century, it weighs 551 tons (500 metric tons) and is more than 71 ft (21m) high. Artisans of the Shang Dynasty in China (1766 - 1222B.C.) created art works of bronze with delicate filigree as sophisticated as anything that is designed and produced today. There are many casting processes available today, and selecting the best one to produce a particular part depends on several basic factors, such as cost, size, production rate, finish ,tolerance, section thickness, physical-mechanical properties, intricacy of design, machinability, and weldability. Sand casting, the oldest and still the most widely used casting process, will be presented in more detail than the other processes since many of the concepts carry over into those processes as well. Green Sand Green sand generally consists of silica sand and additives coated by rubbing the sand grains together with clay uniformly wetted with water.More stable and refractory sands have been developed, such as fused silica, zircon, and mullite, which replace lower-cost silica sand and have only 2% linear expansion at ferrous metal temperatures. Also, relatively unstable water and clay bonds are being replaced with synthetic resins, which are much more stable at elevated temperatures. Green sand molding is used to produce a wide variety of castings in sizes of less than a pound to as large as several tons. This versatile process is applicable to both ferrous and nonferrous materials. Green sand can be used to produce intricate molds since it provides for rapid collapsibility; that is, the mold is much less resistant to the contraction of the casting as it solidifiesthan are other molding processes. This results in less stress and strain in the casting. The sand is rammed or compacted around the pattern by a variety of methods, including hand or pneumatic-tool ramming, jolting (abrupt mechanical shaking),

铸造低合金钢的生产

铸造低合金钢的生产 Production of low alloy steel casting 中化机集团三明双轮化工机械有限公司 张启深 摘要：本文通过对低合金钢中合金元素作用的介绍，针对低合金钢铸造性能特点，提出低合金钢铸造过程应注意的事项，尤其是要加强熔炼过程及铸件在后道工序热割处理过程的控制，是有效提高铸件质量，降低生产成本，提高市场竞争力的有力措施。 主题词：低合金钢铸造性能熔炼热割处理 1 前言 低合金钢是以碳钢为基础，金相组织和相应的碳钢大体上是相似的。在钢中加入合金元素，钢的机械性能显著提高。近几年来，随着社会的发展和科学技术的进步，低合金钢铸件的需求量越来越大。生产企业如何提高生产工艺，控制好铸件质量，是企业抢占市场先机的关键。 2 合金元素的作用 合金元素影响钢的组织和性能。其主要作用表示在：提高钢的淬透性，提高钢的强度，增强钢的回火抗力和提高断面组织均一性等。合金元素的综合作用使得钢的机械性能提高，铸造生产上所用的低合金结构钢中，大多数是加入两种以上合金元素的多元素铸造低合金结构钢。但是应该适当掌握合金元素的加入量，加入量过少时，不能起到有效的强化作用，而加入量过多时，又会使钢的塑性和冲击韧性降低。 依据有关资料分析，单合金元素的适宜含量控制在1～2%以下，多合金元素总含量为3～5%。合金元素在铸钢中的作用见表1。 3 低合金钢的铸造性能 合金元素对钢的铸造性能的影响，反映在铸件的一次结晶、钢液的流动性、收缩及热裂等方面。 3.1流动性 在合金元素中，一些高熔点的合金元素（如Mo、W）使钢水流动性降低，而低熔点的合金元素（Mn、Ca）使钢水流动性提高。锰降钢的液相线和固相线，硅使液相线降低的倾斜度更大，因此，锰钢中加入硅后，具有更好的流动性。

低合金钢分类

低合金钢分类 文章来源：钢铁E站通低合金钢分类 根据国家标准GB/T 13304《钢分类》第二部分“钢按主要质量等级和主要性能及使用特性分类”，低合金钢分类如下。 低合金钢按主要质量等级分为普通质量低合金钢、优质低合金钢、特殊质量低合金钢三类： (1)普通质量低合金钢 普通质量低合金钢是指不规定生产过程中需要特别控制质量要求的供作一般用途的低合金钢。应同时满足下列条件： 1)合金含量较低(符合对低合金钢的合金元素规定含量界限值的规定)； 2)不规定热处理(退火、正火、消除应力及软化处理不作为热处理对待)； 3)如产品标准或技术条件中有规定，其特性值应符合下列条件： 硫或磷含量最高值：≥%； 抗拉强度最低值：≤690MPa； 屈服点或屈服强度最低值：≤360MPa； 伸长率最低值：≤26％； 弯心直径最低值：≥2×试样厚度； 冲击功最低值(20C，V型纵向标准试样)：≤27J。 注：①力学性能的规定值指厚度为3～16mm钢材的纵向或横向试样测定的性能。 ②抗拉强度、屈服点或屈服强度特性值只适用于可焊接的低合金高强度结构钢。 4)未规定其他质量要求。 普通质量低合金钢主要包括： ①一般用途低合金结构钢，规定的屈服强度不大于360MPa，如GB/T 1591规定的 Q295A、Q345A；

②低合金钢筋钢，如GB 1499规定的20MnSi、20MnTi、20MnSiV、25MnSi、 20MnNbb； ③铁道用一般低合金钢．如GB 11264规定的低合金轻轨钢45SiMnP、50SiMnP； ④矿用一般低合金钢，如GB/T 3414规定的M510、M540、M565热轧钢。 (2)优质低合金钢 优质低合金钢是指除普通质量低合金钢和特殊质量低合金钢以外的低合金钢，在生产过程中需要特别控制质量(例如降低硫、磷含量，控制晶粒度，改善表面质量，增加工艺控制等)，以达到比普通质量低合金钢特殊的质量要求(例如良好的抗脆断性能、良好的冷成形性能等)，但这种钢的生产控制和质量要求，不如特殊质量低合金钢严格。 优质低合金钢主要包括： ①可焊接的高强度结构钢，规定的屈服强度大于360MPa而小于420MPa的一般用途低合金结构钢，如GB/T 1591规定的Q295B、Q345B、Q345C、Q345D、Q345E、 Q390A、Q390B、Q390C，Q390D、Q390E； ②锅炉和压力容器用低合金钢，如GB 713规定的16Mng、12Mng、15MnVg； YB/T5139规定的16MnR；GB 6653规定的HP295、HP325、HP345、HP365；GB 6654规定的16MnR、15MnVR、15MnVNR；GB 6479规定的16Mn、15MnV； ③造船用低合金钢，如GB 712规定的AH36、DH36、EH36； ④汽车用低合金钢，如GB/T3273规定的09MnREL、06TiL、08TiL、09SiVL、16MnL、16MnREL： ⑤桥梁用低合金钢，如YB 168规定的12Mnq、12MnVq、16Mnq、15MnVq、 15MnVNq，YB(T)10规定的16Mnq、16MnCuq、15MnVq、15MnVNq； ⑥自行车用低合金钢，如YB/T 5064、YB/T 5066、YB/T 5067、YB/T 5068规定的 12Mn、15Mn、19Mn；

机械制造基础第六章合金钢及其热处理习题解答

第六章合金钢及其热处理 习题解答 6-1 什么是合金元素?按其与碳的作用如何分类? 答：1、为了改善钢的组织和性能，在碳钢的基础上，有目的地加入一些元素而制成的钢，加入的元素称为合金元素。常用的合金元素有锰、铬、镍、硅、钼、钨、钒、钛、锆、钴、铌、铜、铝、硼、稀土(RE) 等。 2、合金元素按其与钢中碳的亲和力的大小，可分为碳化物形成元素和非碳化物形成元素两大类。 常见的非碳化物形成元素有：镍、钴、铜、硅、铝、氮、硼等。它们不与碳形成碳化物而固溶于铁的晶格中，或形成其它化合物，如氮可在钢中与铁或其它元素形成氮化物。 常见的碳化物形成元素有：铁、锰、铬、钼、钨、钒、铌、锆、钛等(按照与碳亲和力由弱到强排列) 。通常钒、铌、锆、钛为强碳化物形成元素；锰为弱碳化物形成元素；铬、钼、钨为中强碳化物形成元素。钢中形成的合金碳化物主要有合金渗碳体和特殊碳化物两类。 6-2 合金元素在钢中的基本作用有哪些? 答：合金元素在钢中的基本作用有：强化铁素体、形成合金碳化物、阻碍奥氏体晶粒长大、提高钢的淬透性和提高淬火钢的回火稳定性。 6-3 低合金结构钢的性能有哪些特点?主要用途有哪些?

答：低合金结构钢的性能特点是：①具有高的屈服强度与良好的塑性和韧性；②良好的焊接性；③较好的耐蚀性。低合金结构钢—般在热轧空冷状态下使用，被广泛用于制造桥梁、船舶、车辆、建筑、锅炉、高压容器、输油输气管道等。 6-4 合金结构钢按其用途和热处理特点可分为哪几种?试说明它们的碳含量范围及主要用途。 答：合金结构钢是指用于制造各种机械零件和工程结构的钢。主要包括低合金结构钢、合金渗碳钢、合金调质钢、合金弹簧钢、滚动轴承钢等。 1、低合金结构钢的成分特点是低碳(w C < 0.20％)，—般在热轧空冷或正火状态下使用，用于制造桥梁、船舶、车辆、建筑、锅炉、高压容器、输油输气管道等。 2、合金渗碳钢的平均w C一般在0.1％～0.25％之间，以保证渗碳件心部有足够高的塑性与韧性。合金渗碳钢的热处理，一般是渗碳后直接淬火和低温回火。合金渗碳钢主要用于制造表面承受强烈摩擦和磨损，同时承受动载荷特别是冲击载荷的机器零件，如汽车、飞机的齿轮，内燃机的凸轮等。 3、合金调质钢的平均w C一般在0.25％～0.50％之间。合金调质钢的最终热处理一般为淬火后高温回火(即调质处理) ，组织为回火索氏体，具有高的综合力学性能。若零件表层要求有很高的耐磨性，可在调质后再进行表面淬火或化学热处理等。它主要用于制造承受多种载荷、受力复杂的零件，如机床主轴、连杆、汽车半轴、重要的螺

低合金钢种简介

低合金钢的主要品种包括下列7种： 焊接高强度钢；合金冲压钢；低合金耐腐蚀钢；低合金耐磨损钢；低合金耐低温钢；低合金建筑钢筋；低合金钢轨钢。 1.什么是低合金钢轨钢? 钢轨是铁路轨道的主要部件，是冶金产品中一个专用钢材品种，钢轨承受列车的重量和动载，受力复杂，轨面磨耗，轨头受冲击，还要受较大的弯曲应力，主要的损伤形式有：磨损主要是上股侧磨和下股压溃，屈服强度不足引起的波浪磨耗以及韧塑性低导致的脆断、剥落、掉块、轨头劈裂、焊缝裂纹等。所以对钢轨钢的基本要求包括：耐磨性、抗压溃性、抗脆断性、抗疲劳和良好的焊接性。 按强度等级划分钢轨应分为下列几类： (1)标准钢轨，抗拉强度685～835MPa； (2)耐磨钢轨，抗拉强度880～1030MPa； (3)特级钢轨，抗拉强度1082～1225MPa； (4)抗拉强度>1400MPa的钢轨在研制中。 20世纪初采用的是50kg/m轨，现在国际标准轨为60kg/m，美国重轨为77kg/m，俄国和东欧各国为75kg/m轨。 铁路运输和铁道建设在我国国民经济中占有重要的地位，“十一五”期间和未来10年，对钢轨的需求量会越来越大，质量要求也会越来越高。 2.提高钢轨强度和综合性能的途径有哪些? 有以下两条： (1)热处理强化。在碳素钢或C—Mn钢轨基础上采用在线余热淬火，离线的淬火回火处理或欠速淬火工艺。20世纪80年代发展起来的在线热处理方式，也叫做全长淬火工艺，节能省工、投资少、生产周期短。 (2)在0.7％～0.75％C钢中添加Cr、Mn、Mo、Nb等合金元素，获得980～1250MPa抗拉强度。比较两种强化方法，热处理轨表面耐磨，但内部较差，耐蚀性不能改善。合金化轨里外质量一致，可以考虑改善耐蚀性。 目前国内执行GB 2585—8l标准，主要的钢种牌号有C—Mn钢的U71Mn轨和微合金化的PD3轨和NbRE轨。 我国铁路建设，在“六五”和“八五”期间，以解决运输能力制约国民经济发展“瓶颈”问题，主攻“重载”，在现有设施基础上扩大编组。从“九五”起，提速和高速已成为铁路科技进步的主要体现。通过改造既有轨道结构和研制新型机车车辆，使客车运行速度提高到200km/h，所谓“高速”，指建成200km/h以上的专线客运列车的运行速度。对“重载”列车的钢轨要求耐磨损，抗疲劳。对“高速”列车的钢轨则要求无缺陷和高平直度。 1.什么是低合金耐腐蚀钢? 钢铁材料在自然界或在工作条件下，无时无刻不同程度地受着周围环境中的某些物质的侵害，这种侵害可能是化学的，电化学的，也可能是物理作用引起的。但主要是电化学腐蚀的形式。低合金耐腐蚀钢就是能够抵抗上述腐蚀的一类钢种。 什么是电化学腐蚀呢?从宏观上看，由两种不同电位的材料，构成腐蚀的阳极和阴极对时，在周围电解质的作用下，电位高的阳极成为牺牲者，而电位相对较低的阴极得到了保护。从微观上看，两种不同组织之间，基本相与钢中夹杂物、沉淀相之间，也构成了这样阳极一阴极的“微电池”，一方被溶解，另一方受保护，甚至材料表面上存在的划痕等各种缺陷所构成的不均匀，也会造成腐蚀。这是最简单的材料腐蚀的道理。

铸造工艺设计基础样本

铸造工艺设计基础 铸造生产周期较长, 工艺复杂繁多。为了保证铸件质量, 铸造 工作者应根据铸件特点, 技术条件和生产批量等制订正确的工艺 方案, 编制合理的铸造工艺流程, 在确保铸件质量的前提下, 尽 可能地降低生产成本和改进生产劳动条件。本章主要介绍铸造工艺设计的基础知识, 使学生掌握设计方法, 学会查阅资料, 培养分 析问题和解决问题的能力。 §1-1 零件结构的铸造工艺性分析 铸造工艺性, 是指零件结构既有利于铸造工艺过程的顺利进行, 又有利于保证铸件质量。 还可定义为: 铸造零件的结构除了应符合机器设备本身的使 用性能和机械加工的要求外, 还应符合铸造工艺的要求。这种对铸造工艺过程来说的铸件结构的合理性称为铸件的铸造工艺性。 另定义: 铸造工艺性是指零件的结构应符合铸造生产的要求, 易于保证铸件品质, 简化铸造工艺过程和降低成本。 铸造工艺性不好, 不但给铸造生产带来麻烦, 不便于操作, 还 会造成铸件缺陷。因此, 为了简化铸造工艺, 确保铸件质量, 要求铸件必须具有合理的结构。 一、铸件质量对铸件结构的要求 1．铸件应有合理的壁厚

某些铸件缺陷的产生, 往往是由于铸件结构设计不合理而造成的。采用合理的铸件结构, 可防止许多缺陷。 每一种铸造合金, 都有一个合适的壁厚范围, 选择得当, 既可保证铸件性能( 机械性能) 要求, 又便于铸造生产。在确定铸件壁厚时一般应综合考虑以下三个方面: 保证铸件达到所需要的强度和刚度; 尽可能节约金属; 铸造时没有多大困难。 ( 1) 壁厚应不小于最小壁厚 在一定的铸造条件下, 铸造合金能充满铸型的最小壁厚称为该铸造合金的最小壁厚。为了避免铸件的浇不足和冷隔等缺陷, 应使铸件的设计壁厚不小于最小壁厚。各种铸造工艺条件下, 铸件最小允许壁厚见表7-1～表7-5 表1-1 砂型铸造时铸件最小允许壁厚( 单位: ㎜) 表1-2 熔模铸件的最小壁厚( 单位: ㎜)

最新铸造工艺学期末考试复习汇总

一.绪论 1，材料成形工艺（有时也称材料成形技术），是将材料制造成所需形状及尺寸的毛坯或成品的所有加工方法或手段的总称。 2 成形方法的选择原则 1）适用性原则满足使用要求；适应成形加工性能。2）经济性原则获得最大的经济效益。3）与环境相宜原则环境保护问题，对环境友好。 3成形方法选择的主要依据 （1）产品功能及其结构、形状尺寸和使用要求等；2）产量；3）生产条件 铸造 1概念：铸造是将液态金属在重力或外力作用下充填到铸型腔中使之冷却、凝固，从而获得所需形状及尺寸的毛坯或零件的方法，所铸出的产品称为铸件。 金属液态成形金属液态成型近净形化生产 2 分类通常从铸型材料、充型和凝固等方面对铸造进行分类。 1）按铸型材料、充型和凝固条件铸造方法分为砂型铸造（用砂型作铸型在重力下充型和凝固的铸造方法）和特种铸造（在铸型材料、充型和凝固等方面与砂型铸造有显著差别的铸造方法的统称） 2）按液态合金充型和凝固条件铸造方法分为重力铸造（如砂型铸造、壳型铸造、陶瓷型铸造、熔模铸造、金属型铸造）和非重力铸造（如压力铸造、低压铸造、挤压铸造和离心铸造）。 3）按铸型材料铸造方法分为一次型铸造（如砂型铸造、壳型铸造和熔模铸造，铸型材料为非金属材料）和永久型铸造（如金属型铸造、压力铸造和低压铸造，铸型材料为金属材料）。 4特点 1）优点 （1）适用范围广合金种类、铸件的形状和大小及质量几乎不受限制； （2）铸件具有一定的尺寸精度通常比普通锻件高，熔模铸件可达到无加工余量；（3）成本较低原材料来源广，价格低廉；铸件与零件形状和尺寸相近，节省材料。2）缺点 （1）铸件晶粒粗大，组织疏松，易产生缩孔和气孔等缺陷； （2）铸件力学性能较低，尤其是冲击韧性较低； （3）生产工序多，铸件质量难以精确控制。

铸造工艺基础要点

铸造工艺基础知识 一、铸造方法 常见的铸造方法有以下几种： 1、砂型铸造：砂型铸造是将原砂和粘结剂、辅助材料按一定比例混 制好以后，用模型造出砂型，浇入液体金属而形成铸 件的一种方法。砂型铸造是应用最普遍的一种铸造方 法。 2、熔模铸造：熔模铸造又称“失蜡铸造”，通常是在蜡模表面涂上数 层耐火材料，待其硬化干燥后，将其中的蜡模熔去而 制成型壳，再经过焙烧，然后进行浇注，而获得铸件 的一种方法。由于获得的铸件具有较高的尺寸精度和 表面粗糙度，所以又称“熔模精密铸造”。 3、金属型铸造：金属型铸造又称硬模铸造，它是将液体金属用重力 浇注法浇入金属铸型，以获得铸件的一种铸造方法。 所以又称“重力铸造”。 4、低压铸造：低压铸造是液体金属在压力作用下由下而上的充填型 腔，以形成铸件的一种方法。由于所用的压力较低， 所以叫低压铸造。 5、压力铸造：压力铸造简称压铸，是在高压作用下，使液态或半液 态金属以较高的速度充填压铸型型腔，并在压力作用 下凝固而获得铸件的一种方法。

6、离心铸造：离心铸造是将液体金属浇入旋转的铸型中，使液体金 属在离心力的作用下充填铸型和凝固成形的一种铸造 方法。 7、连续铸造：连续铸造是将熔融的金属不断浇入一种叫做结晶器的 特殊金属型中，凝固了的铸件连续不断的从结晶器的 另一端拉出，从而获得任意长度或特定长度铸件的一 种方法。 8、消失模铸造：消失模铸造是采用泡沫气化模造型，浇注前不用取 出模型，直接往模型上浇注金属液，模型在高温下 气化，腾出空间由金属液充填成型的一种铸造方法。 也叫“实型铸造”。 二、零件结构的铸造工艺性分析 零件结构的铸造工艺性通常指的是零件的本身结构应符合铸造生产的要求，既便于整个铸造工艺过程的进行，又利于保证产品质量。 对产品零件图进行分析有两方面的作用：第一，审查零件结构是否符合铸造生产的工艺要求。因为零件的设计者往往不完全了解铸造工艺。如发现结构设计有不合理的地方，就要与有关方面进行研究，在不影响使用要求的前提下，予以改进。这对简化工艺过程、保证质量及降低成本均有极大作用。第二，在既定的零件结构条件下，考虑在铸造过程中可能出现的主要缺陷，在工艺设计中采取相应工艺措施予以避免。 （一）从避免缺陷方面审查铸件结构的合理性

碳素钢和低合金钢的定义

碳钢 主要指力学性能取决于钢中的碳含量，而一般不添加大量的合金元素的钢，有时也称为普碳钢或碳素钢。 碳钢也叫碳素钢，指含炭量WC小于2%的铁碳合金。 碳钢除含碳外一般还含有少量的硅、锰、硫、磷。 按用途可以把碳钢分为碳素结构钢、碳素工具钢和易切削结构钢三类，碳素结构钢又分为建筑结构钢和机器制造结构钢两种； 按冶炼方法可分为平炉钢、转炉钢和电炉钢； 按脱氧方法可分为沸腾钢（F）、镇静钢（Z）、半镇静钢（b）和特殊镇静钢（T Z）； 按含碳量可以把碳钢分为低碳钢（WC ≤ 0.25%）,中碳钢（WC0.25%—0.6%）和高碳钢（WC>0.6%）； 按磷、硫含量可以把碳素钢分为普通碳素钢（含磷、硫较高）、优质碳素钢（含磷、硫较低）和高级优质钢（含磷、硫更低）和特级优质钢。 一般碳钢中含碳量较高则硬度越大，强度也越高，但塑性较低。 按国际标准，把钢区分为非合金钢和合金钢两大类，非合金钢是通常叫做碳素钢的一大钢类，钢中除了铁和碳以外，还含有炉料带入的少量合金元素Mn、Si、Al，杂质元素P、S及气体N、H、O等。合金钢则是为了获得某种物理、化学或力学特性而有意添加了一定量的合金元素Cr、Ni、Mo、V，并对杂质和有害元素加以控制的另一类钢。 原则上讲，合金钢分为低合金钢、中合金钢和高合金钢，顾名思义，以含有合金元素的总量来加以区分，总量低于3%称为低合金钢，5～10%为中合金钢，大于10%为高合金钢。在国内习惯上又将特殊质量的碳素钢和合金钢称为特殊钢，全国31家特钢企业专门生产这类钢，如优质碳素结构钢、合金结构钢、碳素工具钢、合金工具钢、高速工具钢、碳素弹簧钢、合金弹簧钢、轴承钢、不锈钢、耐热钢、电工钢，还包括高温合金、耐蚀合金和精密合金等等。在钢的分类上，近年虽努力向国际通用标准靠拢，但还有许多不同之处。 ①随着特钢向“特”、“精”、“高”发展，向深加工方向延伸，特钢的领域越来越窄。美国特钢协会将特钢定位在工模具钢、不锈钢、电工钢、高温合金和镍合金。日本把结构钢和高强度钢归并在特钢范畴。随着我国普钢企业的技术改造和工艺进步，特钢企业的产品领域也在缩小，1999年普钢厂已生产特钢产品总量的34%。 ②国外的低合金钢，实际上是我们所熟悉的低合金高强度钢，属于特殊钢范畴，在美国叫做高强度低合金钢（HSLA—Steel），俄罗斯及东欧各国称为低合金建筑钢，日本命名为高张力钢。而在国内，首先是把低合金钢划入了普钢范围，概念上的区别导致在产品质量上的差异。在名称上也几经变化，如低合金建筑钢、普通低合金钢、低合金结构钢，至1994年叫做低合金高强度结构钢（GB/T1591—94）。到目前为止，从发表的资料文献来看，低合金钢的名称仍然随着国家、企业和作者而异。

铸造低合金钢的生产

鑄造低合金鋼的生產 3.2收縮 線收縮率和縮孔率方面，低和金鋼與具有相同含碳鋼相似。 3.3熱裂錳.硅.鉻顯著降低鋼的熱性，因此，鑄件在凝固和冷卻過程中部位的溫度差異較大，產生加大的內應力，容易出現裂紋，隨著含碳量的增加，低合金鋼的熱裂和冷裂傾向加大。 3.4結晶特點 由於錳.硅.鉻等元素降低鋼的導熱性，並在一定程度上增加結晶濕度范圍，從而降低冷卻速度，促使產生粗大的晶粒，晶粒偏析也較大。 4.生產工藝措施 為了克服低合金鋼的一次晶粒較粗大，熱裂和回火脆性傾向較大等缺點，鑄造過程應嚴格控制好各工序的工藝技術操作，采取有效的措施，防止或降低鑄件缺陷的產生。尤其是對冶煉過程的控制和鑄件熱割的過程控制，是低合金鋼鑄件生產的關鍵性環節。 表1合金元素在鑄鋼過程中的作用

4.1熔煉過程的控制要點 我國目前的冶煉設備主要是以電爐為主，而電爐又是以電弧爐為主導，減性電弧爐氧化法煉鋼有其獨特的優勢。因而運用減性電弧爐氧化法冶煉低合金鋼，需要控制好熔煉過程的各項操作。 4.1.1原料的控制 不同的鋼種對原料的要求不同，要煉好一爐好鋼，首先要保證爐料配制的技術要求，配制的准確性包括爐料重量及配料分成兩方面。配料重量不准，容易導致冶煉過程化學分成控制不當或鑄件澆不足等廢品，也可能出現過量的澆於而增加消耗。爐料化學成分配得不准，會給冶煉操作帶來極大困難，嚴重時將使冶煉無法進行。 因此，配料過程中，在確保重量與計劃安排無誤的情況下，主要考慮鋼種規格成分，冶煉方法，元素特征及工藝的具體要求來控制爐料的化學成分。首先，根據鋼種的規格成分，碳的配定要保證溶化期碳的燒損及氧化期的脫碳量，還要考慮還原期補加合金的造渣制度對鋼液的增碳。其次，合金元素的配制要根據冶煉方法的不同而有所區冸，氧化法煉鋼時，合金通常不宜與爐料一起裝爐，一些合金元素熔點高，不易氧化，可按鋼種規格下限配入，並與爐料一起裝爐，但合金料應注意避開電極電弧區，以減少它們的發揮。最後，對爐料種磷.硫成分的控制尤為重要，除磷.硫鋼外，一般鋼料中的磷.硫含量均是配得越低越好，但顧及鋼鐵料的實際情況，磷.硫的配定以不超過規格要求為限。 4.1.2熔化期的控制 熔化期的主要任務是以最少的電耗將固體爐料迅速熔化均勻的液體，爐料熔化的同時，熔池中也發生各種各樣的物化反應，主要有元素的揮發和氧化，鋼液的吸氣，熱量的傳遞與散失以及夾雜物的上浮等。因此，熔化期提前造渣覆蓋與鋼液面上，既可減少散熱，減少鋼液的吸氣量，又可促使夾雜物的上浮等，熔化期的正確操作，可以把鋼中的磷去除60%左右，對於低合金鋼來說磷是鋼中的有害元素，在冶煉過程中，要盡量降低鋼中的磷含量，一般優質鋼中的要求P<0.030%,而高級優質鋼中的磷要求P<0.015%，極特殊的要求P<0.005%。 常規脫磷的有冺條件是高減度、高氧化性及流動性良好的熔渣和中等偏低的溫度。因此，熔化期操作是如何提前造好熔化渣。首先，在爐料大半熔時分批加入料重1%的氧化鐵皮或礦石粉，從中提高熔化渣的氧化能力，其次，在爐料大半熔或全熔後拔除部分熔化渣，對於高磷爐料或磷規格要求較嚴格的鋼種，也可全部拔除，然後重造新渣，脫磷效率可達50%~70%，是強化脫磷行之有效的好辦法。 4.1.3氧化期的控制 低合金鋼氧化期的操作與普通碳素鋼操作相似，在不配備爐外精煉的條件下，電爐氧化期主要任務是繼續並最終完成鋼液的脫磷任務，使鋼中磷降到規定的允許含量范圍內，在脫碳過程中去除鋼液中的氣體和非金屬夾雜物，加熱並均勻鋼液溫度，為鋼液的還原期操作創造條件。

低合金高强度结构钢简要

High Strength Low Alloy Steel 一、定义 中国国家标准GB/T13304-1991《钢分类》，参照国际标准，对钢的分类作了具体的规定。 低合金高强度钢HSLA是在碳素钢的基础上，通过加入少量合金元素并在热轧、控轧或热处理状态下，具有高强度、高韧性，较好的焊接性、成型性或耐腐蚀性等特征的钢材。 成分特点：低碳（Wc≤%），低合金。 性能特点：比普通碳素结构钢有较高的屈服强度和屈强比、较好的冷热加工成型性、良好的焊接性、较低的冷脆倾向、缺口和时效敏感性，以及有较好的抗大气、海水等腐蚀能力。 二、低合金高强度钢的发展 1867-1874年，美国含铬结构钢，1902-1906年，美国含镍结构钢，1915年，美国含锰%桥梁用结构钢。20世纪60年代以后，冶金生产工艺技术和低合金钢开发均取得巨大发展，锰、硅、铬、镍、钒、钛、铌等微合金元素的强化作用已清楚。 80年代后随着技术进步，通过钢质净化、晶粒细化、组织优化、基体强化等，促进了新型低合金钢的开发。低合金钢是近30年来发展最快、产量最大、经济性最好、使用面最广、前景最广阔的钢类。目前，新型的低合金高强度钢以低碳（≤%）和低硫（≤%）为主要特征。 我国是1957年在鞍钢试制成功第一炉低合金钢16Mn，随后研制出16Mn系列的桥梁用、船用、锅炉用、压力容器用、汽车用低合金钢。1966年，低合金钢产量141万吨，占钢产量8%；至1979年，低合金钢产量254万吨，仍占钢产量8%。1997年，低合金钢产量2368万吨，占钢产量22%。各发达工业国家的低合金高强度钢产量约占钢产量的10%。 为进一步提高低合金高强度钢的性能，在低合金高强度钢的基础上，通过进一步降低碳质量分数、微合金化和控制轧制而发展了一系列新型低合金高强度结构钢，主要有以下四种：微合金化低碳高强度钢、低碳贝氏体型钢、低碳索氏体型钢、针状铁素体型钢。 三、低合金高强度钢中元素的作用 常用的合金元素按其在钢的强化机制中的作用可分为：固溶强化元素（Mn、Si、Al、Cr、Ni、Mo、Cu等）、细化晶粒元素（Al、Nb、V、Ti、N等）、沉淀硬化元素（Nb、V、Ti等）以及相变强化元素（Mn、Si、Mo等）。 C：在钢中形成珠光体或弥散析出的合金碳化物，使钢得到强化。在微合金钢中为形成一定量的碳－氮化物，碳的含量只需要～%；降碳可大大改善钢的韧性和焊接性能。 Mn：高的Mn/C比对提高钢的屈服强度和冲击韧性有好处。锰能降低γ→α转变温度；有利于针状铁素体的形核；在加热过程中可增大碳-氮化物形成元素在γ-Fe中的溶解度，从

机械设计制造基础 第七章 练习题与答案

第七章练习题 1. 单项选择 1-1 重要的轴类零件的毛坯通常应选择（ ①铸件②锻件 ③棒料④管材 ）。 1-2 普通机床床身的毛坯多采用（①铸件②锻件③焊接件 ）。④冲压件 1-3 基准重合原则是指使用被加工表面的（）基准作为精基准。 ②设计②工序③测量④装配 1-4 箱体类零件常采用（）作为统一精基准。 ①一面一孔②一面两孔③两面一孔④两面两孔 1-5 经济加工精度是在（）条件下所能保证的加工精度和表面粗糙度。 ①最不利②最佳状态③最小成本④正常加工 1-6 铜合金 7 级精度外圆表面加工通常采用（）的加工路线。 ①粗车②粗车-半精车③粗车-半精车-精车④粗车-半精车-精磨1-7淬火钢 7 级精度外圆表面常采用的加工路线是（）。 ①粗车—半精车—精车③粗车—半精车—粗磨②粗车—半精车—精车—金刚石车④粗车—半精车—粗磨—精磨 1-8铸铁箱体上φ120H7 孔常采用的加工路线是（）。 ①粗镗—半精镗—精镗③粗镗—半精镗—粗磨②粗镗—半精镗—铰 ④粗镗—半精镗—粗磨—精磨 1-9为改善材料切削性能而进行的热处理工序（如退火、正火等），通常安排在（）进行。 ①切削加工之前②磨削加工之前③切削加工之后④粗加工后、精加工前

1-10 工序余量公差等于 ( )。 ①上道工序尺寸公差与本道工序尺寸公差之和 ②上道工序尺寸公差与本道工序尺寸公差之差 ③上道工序尺寸公差与本道工序尺寸公差之和的二分之一 ④上道工序尺寸公差与本道工序尺寸公差之差的二分之一 1-11 ）。 直线尺寸链采用极值算法时，其封闭环的下偏差等于（ ①增环的上偏差之和减去减环的上偏差之和

②增环的上偏差之和减去减环的下偏差之和 ③增环的下偏差之和减去减环的上偏差之和 ④增环的下偏差之和减去减环的下偏差之和 1-12 直线尺寸链采用概率算法时，若各组成环均接近正态分布，则封闭环的公差等于 （ ）。 ①各组成环中公差最大值 ②各组成环中公差的最小值 ③各组成环公差之和 ④各组成环公差平方和的平方根 1-13 ）。 用近似概率算法计算封闭环公差时，k值常取为（ ①～②～1 ③ 1～④～ 1-14派生式 CAPP 系统以（）为基础。 ①成组技术②数控技术③运筹学④网络技术 1-15 工艺路线优化问题实质上是（）问题。 ①寻找最短路径 ②寻找最长路径③寻找关键路径④工序排序 2. 多项选择 2-1 选择粗基准最主要的原则是（ ）。 ①保证相互位置关系原则 ②保证加工余量均匀分配原则③基准重合原则 ④自为基准原则 2-2 采用统一精基准原则的好处有（ ）。 ①有利于保证被加工面的形状精度②有利于保证被加工面之间的位置精度 ④可以减小加工余量 ③可以简化夹具设计与制造 2-3 平面加工方法有（ ）等。 ①车削②铣削③磨削④拉削 2-4 研磨加工可以（ ）。 ①提高加工表面尺寸精度④提高加工表面的硬度

低合金钢与合金钢教案

第五章低合金钢与合金钢 引言：碳素钢应用很广泛，但也存在缺点，如：强度和韧性不能兼备（回忆碳素钢与含C量的关系），∴造成使用问题。又：碳素钢淬透性差，不能用于大型零件，∴加入合金元素，成为合金钢。 一、合金钢概述： 1、定义：加入合金元素的钢。如：C r、N i、M n、S i、M o、W、T i、B、N b、A l、R e（稀土元素）。 即：加入合金元素的含C量小于 2.11%的F e—C合金。 2、合金元素在钢中存在形态： （1）合金F：合金元素的原子溶入F晶格形成的固溶体。 合金F=α-F e（C、M n、S i、C r、N i……） 固溶强化：使合金强度、硬度提高，当合金元素量适当时，（M n、S i ＜1.0%；C r＜1.5%；N i＜5%）不但提高强度、硬度，还提高韧性。 （2）合金碳化物：合金元素和碳形成化合物。 T i C、W C、V C、M o C 强度比渗C体还硬。 第二相强化：碳化物可以提高钢的强度、硬度，也使塑性、韧性下降。 3、合金元素对钢性能影响： （1）可以提高钢的强度，硬度（同时，量合适时，还可不降低塑性、韧性）。 （2）可以提高淬透性（除C o外） （3）可以细化晶粒（细化晶粒的方法） T i、N b、V、M o细化，B微量可以细化 （4）提高了回火稳定性 （5）产生二次硬化：W、V、M o回火到500C以上时，出现大量W C、V C，以微粒出现在边界。∴高温时硬度提高。 （6）可以使钢获得特殊的性能： 不锈钢：C r N i；耐磨钢：M n；耐热钢：W、M o、V 二、合金钢的牌号： 牌号可经看出许多内容：含量、热处理等。 1、低合金钢=碳素结构钢差不多。 Q390A（Q295-Q460）Q235A F（Q175-Q275） 屈390m p a A级A级沸

第七章答案

1.焊接和铸造过程中的气体来源于何处？它们是如何产生的？ 答：焊接区内的气体：焊条药皮、焊剂、焊芯的造气剂，高价氧化物及有机物的分解气体，母材坡口的油污、油漆、铁锈、水分，空气中的气体、水分，保护气体及其杂质气体铸造过程中的气体：熔炼过程，气体主要来自各种炉料、炉气、炉衬、工具、熔剂及周围气氛中的水分、氮、氧、氢、CO2、CO、SO2和有机物燃烧产生的碳氢化合物等。来自铸型中的气体主要是型砂中的水分。浇注过程，浇包未烘干，铸型浇注系统设计不当，铸型透气性差，浇注速度控制不当，型腔内的气体不能及时排除等，都会使气体进入液态金属。 2. 气体是如何溶解到金属中的？电弧焊条件下，氮和氢的溶解过程一样吗？ 答：气体溶解到金属中分四个阶段：（1）气体分子向金属-气体界面上运动；（2）气体被金属表面吸附；（3）气体分子在金属表面上分解为原子；（4）原子穿过金属表面层向金属内部扩散。 电弧焊条件下，氮和氢的溶解过程不一样，氢在高温时分解度较大，电弧温度下可完全分解为原子氢，其溶解过程为分解—吸附—溶入。在电弧气氛中，氮以分子形式存在，其溶解过程为吸附—分解—溶入。 3.哪些因素影响气体在金属中的溶解度，其影响因素如何？ 答：气体在金属中的溶解度与压力，温度，合金成分等因素有关： （1）当温度一定时，双原子的溶解度与其分压的平方根成正比 （2）当压力一定时，溶解度与温度的关系决定于溶解反应类型，气体溶解过程为吸热反应时，△H为正值，溶解度随温度的升高而增加；金属吸收气体为放热反应时，△H为负值，溶解度随温度的上升而降低。 （3）合金成分对溶解度的影响：液态金属中加入能提高气体含量的合金元素，可提高气体的溶解度；若加入的合金元素能与气体形成稳定的化合物（即氮、氢、氧化合物），则可降低气体的溶解度。此外，合金元素还能改变金属表面膜的性质及金属蒸气压，从而影响气体的溶解度。 （4）电流极性的影响：直流正接时，熔滴处于阴极，阳离子将向熔滴表面运动，由于熔滴温度高，比表面积大，故熔滴中将溶解大量的氢或氮；直流反接时，阳离子仍向阴极运动，但此时阴极已是温度较低的溶池，故氢或氮的溶解量要少。 （5）焊接区气氛性质的影响：气体分子或原子受激后溶解速度加快；电弧气氛中的阳离子N+或H+可直接在阴极溶解；在氧化性电弧气氛中形成的NO，遇到温度较低的液态金属时可分解为N和O，而N能迅速溶入金属。 4. 电弧焊时，气体在金属中的溶解度是否服从平方根定律？为什么？ 答：当温度一定时，双原子气体的溶解度与其分压的平方根成正比，这一规律称为平方根定律，但是电弧焊时，金属液体的温度是变化的，所以气体在金属中的溶解度不服从平方根定律。 5. CO 2、H 2 O和空气在高温下对金属的氧化性哪个大？ 答：在液态铁存在的温度，空气对金属的氧化性是最大的，而H2O气的氧化性比CO2小。

低合金钢品种

低合金钢品种

微合金化钢知识讲座二低合金钢主要品种 编辑条目 第二部分低合金钢主要品种 2.1 焊接高强度钢 焊接高强度钢，又叫做可焊接低合金高强度结构钢，是低合金高强度钢钢类的主体。 它有三个基本属性： 第一，较低的碳含量，有良好的焊接性。 第二，屈服强度高于普通碳素钢，作为结构用材时，钢的屈服强度参与结构的强度设计。 第三。以高强度为基础，根据用途的不同要求，具有不同的特性，如抗时效、抗冲击、抗韧性撕裂，抗缺口敏感、耐火性等等。 我国的焊接高强度钢的主要钢种牌号已纳入GB ／T1591—94中，由此派生的低合金专用钢分类及标准： 锅炉用钢 BG713—86，YBG741—87 压力容器用钢 GB5681—85，GB6653—86， GB6654—86 GB6655—86，GB6479—86，GB3513 造船用钢 GB712—88

汽车用钢 GB3273—82 桥梁用钢 YB(T)60—81 自行车用钢 GB3647—83，GB3696—83 保证厚度方向性能钢 GB5313 管材用钢 GB479—86，GB8162—87 GB8163—87，YB231—70 核能用钢 舰船用钢 兵器用钢等。 焊接高强度钢的合金设计，放在第一位考虑的是钢的强度，强化机制包括固溶强化、析出强化、细晶强化、位错及亚结构强化、以及相变的组织强化。此5种强化机制的组合，可以生产出屈服强度由295MPa～880Mpa不同级别的焊接高强度钢，以及不同强度和韧性匹配的强韧钢等级。 焊接性是焊接高强度钢的基本属性，要求在一定的焊接条件下，容易得到优良的焊缝及热影响区，具有与母材相当的力学性能和加工工艺性能。钢的化学成分对焊接性的影响从表2可见。提高焊接性能的有效措施是降低碳含量、降低P、S含量，选用适宜的合金元素。

铸造工艺设计基础

铸造工艺设计基础 铸造生产周期较长，工艺复杂繁多。为了保证铸件质量，铸造工作者应根据铸件特点，技术条件和生产批量等制订正确的工艺方案，编制合理的铸造工艺流程，在确保铸件质量的前提下，尽可能地降低生产成本和改善生产劳动条件。本章主要介绍铸造工艺设计的基础知识，使学生掌握设计方法，学会查阅资料，培养分析问题和解决问题的能力。 §1-1 零件结构的铸造工艺性分析 铸造工艺性，是指零件结构既有利于铸造工艺过程的顺利进行，又有利于保证铸件质量。 还可定义为：铸造零件的结构除了应符合机器设备本身的使用性能和机械加工的要求外，还应符合铸造工艺的要求。这种对铸造工艺过程来说的铸件结构的合理性称为铸件的铸造工艺性。 另定义：铸造工艺性是指零件的结构应符合铸造生产的要求，易于保证铸件品质，简化铸造工艺过程和降低成本。 铸造工艺性不好，不仅给铸造生产带来麻烦，不便于操作，还会造成铸件缺陷。因此，为了简化铸造工艺，确保铸件质量，要求铸件必须具有合理的结构。 一、铸件质量对铸件结构的要求 1．铸件应有合理的壁厚 某些铸件缺陷的产生，往往是由于铸件结构设计不合理而造成的。采用合理的铸件结构，可防止许多缺陷。 每一种铸造合金，都有一个合适的壁厚范围，选择得当，既可保证铸件性能（机械性能）要求，又便于铸造生产。在确定铸件壁厚时一般应综合考虑以下三个方面：保证铸件达到所需要的强度和刚度；尽可能节约金属；铸造时没有多大困难。 （1）壁厚应不小于最小壁厚 在一定的铸造条件下，铸造合金能充满铸型的最小壁厚称为该铸造合金的最小壁厚。为了避免铸件的浇不足和冷隔等缺陷，应使铸件的设计壁厚不小于最小壁厚。各种铸造工艺条件下，铸件最小允许壁厚见表7-1～表7-5 合金种类铸件最大轮廓尺寸为下列值时/㎜ ﹤200200-400400-800800-12501250-2000﹥ 2000 碳素铸钢 低合金钢 高锰钢 不锈钢、耐热钢灰铸铁 孕育铸铁 （HT300以上）球墨铸铁8 8-9 8-9 8-11 3-4 5-6 3-4 9 9-10 10 10-12 4-5 6-8 4-8 11 12 12 12-16 5-6 8-10 8-10 14 16 16 16-20 6-8 10-12 10-12 16～18 20 20 20-25 8-10 12-16 12-14 20 25 25 - 10-12 16-20 14-16铸件最大轮廓为下列值时mm