高碳钢怎么铸造

Ⅰ 钢是怎么练成的

炼钢的过程一般是生铁脑碳的过程，基本上是高温铁水放入转炉吹氧，加入适量合金，再用真空等精练炉进行精炼，得到所需钢种。还有一个是电炉炼钢，后面的程序是一样的。

钢或称钢铁、钢材，是一种由铁与其他元素结合而成的合金，当中最普遍的是碳。碳约占钢材重量的0.02%至2.0%，视乎钢材的等级。其他有时会用到的合金元素还包括锰、铬、钒和钨。

碳与其他元素有硬化剂的作用，能够防止铁原子的晶格因原子滑移过其他原子而出现位错。调整合金元素的量，及其存在与钢中的形式（溶质元素及参与相），就能够控制钢成品的特性，例如硬度、延展性及强度。加了碳的钢会比纯铁更硬更强，但是这种钢的延展性会比铁差。

含碳量高于2.0%的合金叫铸铁，因为这种合金的熔点较低，可铸性强。钢又跟熟铁不同，熟铁可以含有少量的碳，但这些碳杂质都是夹杂在钢中的残留熔渣。钢有两种跟铸铁和熟铁不同的特性，就是钢的耐锈度较高，以及可焊度更佳。

尽管在文艺复兴之前很久，人们已经懂得使用各种低效的方法来生产钢，但是钢的普及化要等到十七世纪，也就是有了更高效的生产法之后。自从在十九世纪发明了贝塞麦炼钢法之后，钢就成了一种可大量生产的廉价材料。

后来炼钢法经过更多的改进，例如碱性氧气炼钢法，使得钢的生产价格更低，但同时品质更好。时至今日，钢已经成为世界上普遍的材质，年生产量达十三亿吨。在各种建筑、基础设施、工具、船只、汽车、机械、电器及武器中，钢都是一种主要的成分。现代钢铁一般用各种标准化团体所制定的不同品质标准来区分。

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地球地壳上所有的天然铁都是以矿石的形式存在，一般为氧化铁，例如磁铁矿及赤铁矿等。要提取铁，就要把铁矿中的氧移除，让氧与其他的化学元素结合，例如碳。

这个过程叫熔炼，最早应用于熔点较低的金属，例如熔点约为250 °C的锡及熔点约为1,100 ℃的铜。而铸铁的熔点则为1,375 ℃。这种温度用青铜时代已经有的古老方法就可以达到。

由于氧化率在800 ℃以上时会急剧增加，所以保持冶炼环境低氧是很重要的。跟铜与锡不同的是，液态铁能够很容易地溶解碳。熔炼所生成的合金（生铁）含碳量过高，因此还不能叫作钢。后续的步骤会把多余的碳和氧除掉。

很多时候会向铁／碳化合物加入其他材料，来达至所需的特性。在钢里加入镍和锰会增加钢的强度，并使奥氏体的化学性质更加稳定，加入铬会使硬度及熔点上升，加入钒也可以使硬度上升，但同时更会减轻金属疲劳所带来的效应。

为了防止腐蚀，最少会要加入11%的铬，这样表面就会生成一层硬的氧化物；这种合金叫不锈钢。钨能干预渗碳体的生成，使马氏体得以在较低的淬火率下生成，这样的成品叫高速钢。另一方面，硫、氮与磷会使钢变得更脆弱，因此必须从矿石中除掉这些普遍存在的元素。

Ⅱ 现在最主要的铸钢工艺

铸钢件造型工艺的基本原则：质量要求高的面或主要加工面应放在下面；大平面应放在下面；薄壁部分应放在下面；厚大部分应放在上面；应尽量减少砂芯的数量；应尽量采用平直的分型面。
铸钢件造型工艺的基本要求：木模：要求轮廓完整，无裂纹、无破损、无残缺，表面光洁，尺寸符合铸造工艺图纸要求，并经常进行尺寸校验。砂箱：砂箱的尺寸大小应根据木模规格确定，大、中型砂箱应焊接箱筋
大型铸钢工艺
一般是地坑造型，也有采用沙箱的。能否放冷？根据钢种和产品结构确定用刮板造容型还是组芯造型，确定收缩率。组芯造型的话要先确定怎么分模，编号后便于组芯。组芯时要注意尺寸和披风。冒口根据热节园或模数而定，然后用工艺出品率和有效补缩距离来复算，没内冷出品率一般在50%，放冷铁一般在62%。注为安全，应特别注意泥芯的强度和出气。应采用保温冒口和保温剂，一般采用阶梯浇道，如要探伤可用缓冲浇道，浇道一般Φ100，尽量加快浇注速度。压铁采用3到5倍的浇注重量。多包合浇应组织好冶炼和出钢顺序，搭好浇注过桥，如需3包以上还要准备座包平板。尽量控制个包钢水温度基本相同，同时浇注，浇到冒口后点冒口。

Ⅲ 铸钢件：低碳钢铸件、中碳钢铸件、高碳钢铸件铸造工艺有什么不同

碳钢铸件铸造工艺跟铸铁工艺有着很明显的不同，但同为碳钢铸件的低碳、中碳和高碳
相互间工艺差异不大，主要是在铸钢的熔炼、浇注过程中含碳量的控制上的差异。但是如何控制含碳量却是整个碳钢铸件铸造工艺得最精华所在，也是碳钢铸件成败的所在。

此类差异大至可分为含碳量超标和增碳问题两大类型来说明：
若讨论造成铸件含碳量超标的原因主要有以下几点：
1）铸件的模样材料选择不合理。一是含碳量高；二是铸模密度太高。使铸件在浇注充型过程中液相及雾状游离碳含量高，造成铸钢件的渗碳机率增大。
2）铸钢件的生产熔炼配料中碳含量未严格控制，特别是各种废钢中的含碳量和各种废钢中是否存在有其它合金成分的材料不明。
3）在铸件的浇注系统设置中浇注充型设计不合理。造成热分解产物不能顺利进入集渣腔或冒口中，延长了热分解产物中的接触反应时间。而造成渗碳、增碳现象的发生。
4）铸造模样的涂料层及浇注砂箱中的型砂透气性差。将造成遇热分解时的热分解产物，不能迅速排出浇注型腔，而创造出渗碳、积碳的不利工况与条件来。

另一个重大缺陷是铸钢件在铸造过程中容易产生增碳问题
在我国目前还没有解决该种缺陷的完善方法，
经过试验，发现其增碳有一定的规律性，铸件表面增碳，而心部几乎不增碳；内浇口附近不增碳，而离内浇口越远，增碳越严重。
采取如下相应措施，可使铸件成分基本在工艺要求范围内。
（1）选择含碳量少的泡沫材料，这是关键，目前消失模铸造用材料主要有EPS , STMMA , EPSMMA 三种，其含碳量依次减少。
（2）利用离内浇口越远，增碳越严重的特点，在离内浇口最远程或在铸件的最高点设置冒口，使先进入铸件的增碳污染严重的钢水进人冒口内，同时冒口还起到集渣、集气的作用。使用该工艺，可使铸件整体含碳量控制在工艺要求范围内。
（3）消失模模样的密度非常重要，只要表面光洁，密度低，可带来增碳低和发气量少的好处。

补充说明：
铸钢件含碳量区分：
低碳钢铸件C%<0.25%
中碳钢铸件0.25%<C%<0.66%
高碳钢铸件0..66%<C%<1.3%

铸钢的铸造工艺特点
因为铸钢的熔点较高，钢液易氧化、流动性差、收缩大，铸钢体收缩率为10～14%，线收缩为1.8～2.5%。为防止铸钢件产生浇注不足、冷隔、缩孔、裂纹及粘砂等缺陷，必须采取比铸铁更复杂的工艺措施：简单说明如下
1、铸钢件的壁厚不能小于8mm；应使其壁厚均匀、避免尖角和直角结构。
2、浇注系统的结构力求简单、且截面尺寸比铸铁的大；
3、采用干铸型、快干型或热铸型；可减少气体来源、并提高钢水流动性及铸型强度
4、采用CO2硬化的水玻璃砂型。减少高温下钢水与铸型材料相互作用，产生粘砂缺陷。
5、采用耐火度较高的人造石英砂做铸型，并在铸型表面刷石英粉或锆砂粉制得的涂料。
6、采用空心型芯和油砂芯等来改善砂型或型芯的透气性。
7、可在铸型用型砂中加入锯末、在型芯中加入焦炭。
8、可在铸造工艺上大都采用加大冒口、冷铁和补贴等措施，以实现顺序凝固。
9、适当提高浇注温度，一般为1520°～1600℃。
一般小型、薄壁及形状复杂的铸件，其浇注温度约为钢的熔点温度+150℃；
大型、厚壁铸件的浇注温度比其熔点高出100℃左右。

铸钢的熔炼 一般采用平炉，电弧炉和感应炉等。
平炉的特点是容量大、可利用废钢作原料、能准确控制钢的成分并能熔炼优质钢及低合金钢，多用于熔炼质量要求高的、大型铸钢件用的钢液。

三相电弧炉的开炉和停炉操作方便，能保证钢液的成分和质量、对炉料的要求不甚严格、容易升温，故能炼优质钢、高级合金钢和特殊钢等，是生产成型铸钢件的常用设备。

高频或中频感应炉，能熔炼各种高级合金钢和碳含量极低的钢。适于小型铸钢车间采用。