高碳鋼怎麼鑄造

Ⅰ 鋼是怎麼練成的

煉鋼的過程一般是生鐵腦碳的過程，基本上是高溫鐵水放入轉爐吹氧，加入適量合金，再用真空等精練爐進行精煉，得到所需鋼種。還有一個是電爐煉鋼，後面的程序是一樣的。

鋼或稱鋼鐵、鋼材，是一種由鐵與其他元素結合而成的合金，當中最普遍的是碳。碳約占鋼材重量的0.02%至2.0%，視乎鋼材的等級。其他有時會用到的合金元素還包括錳、鉻、釩和鎢。

碳與其他元素有硬化劑的作用，能夠防止鐵原子的晶格因原子滑移過其他原子而出現位錯。調整合金元素的量，及其存在與鋼中的形式（溶質元素及參與相），就能夠控制鋼成品的特性，例如硬度、延展性及強度。加了碳的鋼會比純鐵更硬更強，但是這種鋼的延展性會比鐵差。

含碳量高於2.0%的合金叫鑄鐵，因為這種合金的熔點較低，可鑄性強。鋼又跟熟鐵不同，熟鐵可以含有少量的碳，但這些碳雜質都是夾雜在鋼中的殘留熔渣。鋼有兩種跟鑄鐵和熟鐵不同的特性，就是鋼的耐銹度較高，以及可焊度更佳。

盡管在文藝復興之前很久，人們已經懂得使用各種低效的方法來生產鋼，但是鋼的普及化要等到十七世紀，也就是有了更高效的生產法之後。自從在十九世紀發明了貝塞麥煉鋼法之後，鋼就成了一種可大量生產的廉價材料。

後來煉鋼法經過更多的改進，例如鹼性氧氣煉鋼法，使得鋼的生產價格更低，但同時品質更好。時至今日，鋼已經成為世界上普遍的材質，年生產量達十三億噸。在各種建築、基礎設施、工具、船隻、汽車、機械、電器及武器中，鋼都是一種主要的成分。現代鋼鐵一般用各種標准化團體所制定的不同品質標准來區分。

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地球地殼上所有的天然鐵都是以礦石的形式存在，一般為氧化鐵，例如磁鐵礦及赤鐵礦等。要提取鐵，就要把鐵礦中的氧移除，讓氧與其他的化學元素結合，例如碳。

這個過程叫熔煉，最早應用於熔點較低的金屬，例如熔點約為250 °C的錫及熔點約為1,100 ℃的銅。而鑄鐵的熔點則為1,375 ℃。這種溫度用青銅時代已經有的古老方法就可以達到。

由於氧化率在800 ℃以上時會急劇增加，所以保持冶煉環境低氧是很重要的。跟銅與錫不同的是，液態鐵能夠很容易地溶解碳。熔煉所生成的合金（生鐵）含碳量過高，因此還不能叫作鋼。後續的步驟會把多餘的碳和氧除掉。

很多時候會向鐵／碳化合物加入其他材料，來達至所需的特性。在鋼里加入鎳和錳會增加鋼的強度，並使奧氏體的化學性質更加穩定，加入鉻會使硬度及熔點上升，加入釩也可以使硬度上升，但同時更會減輕金屬疲勞所帶來的效應。

為了防止腐蝕，最少會要加入11%的鉻，這樣表面就會生成一層硬的氧化物；這種合金叫不銹鋼。鎢能幹預滲碳體的生成，使馬氏體得以在較低的淬火率下生成，這樣的成品叫高速鋼。另一方面，硫、氮與磷會使鋼變得更脆弱，因此必須從礦石中除掉這些普遍存在的元素。

Ⅱ 現在最主要的鑄鋼工藝

鑄鋼件造型工藝的基本原則：質量要求高的面或主要加工面應放在下面；大平面應放在下面；薄壁部分應放在下面；厚大部分應放在上面；應盡量減少砂芯的數量；應盡量採用平直的分型面。
鑄鋼件造型工藝的基本要求：木模：要求輪廓完整，無裂紋、無破損、無殘缺，表面光潔，尺寸符合鑄造工藝圖紙要求，並經常進行尺寸校驗。砂箱：砂箱的尺寸大小應根據木模規格確定，大、中型砂箱應焊接箱筋
大型鑄鋼工藝
一般是地坑造型，也有採用沙箱的。能否放冷？根據鋼種和產品結構確定用刮板造容型還是組芯造型，確定收縮率。組芯造型的話要先確定怎麼分模，編號後便於組芯。組芯時要注意尺寸和披風。冒口根據熱節園或模數而定，然後用工藝出品率和有效補縮距離來復算，沒內冷出品率一般在50%，放冷鐵一般在62%。注為安全，應特別注意泥芯的強度和出氣。應採用保溫冒口和保溫劑，一般採用階梯澆道，如要探傷可用緩沖澆道，澆道一般Φ100，盡量加快澆注速度。壓鐵採用3到5倍的澆注重量。多包合澆應組織好冶煉和出鋼順序，搭好澆注過橋，如需3包以上還要准備座包平板。盡量控制個包鋼水溫度基本相同，同時澆注，澆到冒口後點冒口。

Ⅲ 鑄鋼件：低碳鋼鑄件、中碳鋼鑄件、高碳鋼鑄件鑄造工藝有什麼不同

碳鋼鑄件鑄造工藝跟鑄鐵工藝有著很明顯的不同，但同為碳鋼鑄件的低碳、中碳和高碳
相互間工藝差異不大，主要是在鑄鋼的熔煉、澆注過程中含碳量的控制上的差異。但是如何控制含碳量卻是整個碳鋼鑄件鑄造工藝得最精華所在，也是碳鋼鑄件成敗的所在。

此類差異大至可分為含碳量超標和增碳問題兩大類型來說明：
若討論造成鑄件含碳量超標的原因主要有以下幾點：
1）鑄件的模樣材料選擇不合理。一是含碳量高；二是鑄模密度太高。使鑄件在澆注充型過程中液相及霧狀游離碳含量高，造成鑄鋼件的滲碳機率增大。
2）鑄鋼件的生產熔煉配料中碳含量未嚴格控制，特別是各種廢鋼中的含碳量和各種廢鋼中是否存在有其它合金成分的材料不明。
3）在鑄件的澆注系統設置中澆注充型設計不合理。造成熱分解產物不能順利進入集渣腔或冒口中，延長了熱分解產物中的接觸反應時間。而造成滲碳、增碳現象的發生。
4）鑄造模樣的塗料層及澆注砂箱中的型砂透氣性差。將造成遇熱分解時的熱分解產物，不能迅速排出澆注型腔，而創造出滲碳、積碳的不利工況與條件來。

另一個重大缺陷是鑄鋼件在鑄造過程中容易產生增碳問題
在我國目前還沒有解決該種缺陷的完善方法，
經過試驗，發現其增碳有一定的規律性，鑄件表面增碳，而心部幾乎不增碳；內澆口附近不增碳，而離內澆口越遠，增碳越嚴重。
採取如下相應措施，可使鑄件成分基本在工藝要求范圍內。
（1）選擇含碳量少的泡沫材料，這是關鍵，目前消失模鑄造用材料主要有EPS , STMMA , EPSMMA 三種，其含碳量依次減少。
（2）利用離內澆口越遠，增碳越嚴重的特點，在離內澆口最遠程或在鑄件的最高點設置冒口，使先進入鑄件的增碳污染嚴重的鋼水進人冒口內，同時冒口還起到集渣、集氣的作用。使用該工藝，可使鑄件整體含碳量控制在工藝要求范圍內。
（3）消失模模樣的密度非常重要，只要表面光潔，密度低，可帶來增碳低和發氣量少的好處。

補充說明：
鑄鋼件含碳量區分：
低碳鋼鑄件C%<0.25%
中碳鋼鑄件0.25%<C%<0.66%
高碳鋼鑄件0..66%<C%<1.3%

鑄鋼的鑄造工藝特點
因為鑄鋼的熔點較高，鋼液易氧化、流動性差、收縮大，鑄鋼體收縮率為10～14%，線收縮為1.8～2.5%。為防止鑄鋼件產生澆注不足、冷隔、縮孔、裂紋及粘砂等缺陷，必須採取比鑄鐵更復雜的工藝措施：簡單說明如下
1、鑄鋼件的壁厚不能小於8mm；應使其壁厚均勻、避免尖角和直角結構。
2、澆注系統的結構力求簡單、且截面尺寸比鑄鐵的大；
3、採用干鑄型、快乾型或熱鑄型；可減少氣體來源、並提高鋼水流動性及鑄型強度
4、採用CO2硬化的水玻璃砂型。減少高溫下鋼水與鑄型材料相互作用，產生粘砂缺陷。
5、採用耐火度較高的人造石英砂做鑄型，並在鑄型表面刷石英粉或鋯砂粉製得的塗料。
6、採用空心型芯和油砂芯等來改善砂型或型芯的透氣性。
7、可在鑄型用型砂中加入鋸末、在型芯中加入焦炭。
8、可在鑄造工藝上大都採用加大冒口、冷鐵和補貼等措施，以實現順序凝固。
9、適當提高澆注溫度，一般為1520°～1600℃。
一般小型、薄壁及形狀復雜的鑄件，其澆注溫度約為鋼的熔點溫度+150℃；
大型、厚壁鑄件的澆注溫度比其熔點高出100℃左右。

鑄鋼的熔煉 一般採用平爐，電弧爐和感應爐等。
平爐的特點是容量大、可利用廢鋼作原料、能准確控制鋼的成分並能熔煉優質鋼及低合金鋼，多用於熔煉質量要求高的、大型鑄鋼件用的鋼液。

三相電弧爐的開爐和停爐操作方便，能保證鋼液的成分和質量、對爐料的要求不甚嚴格、容易升溫，故能煉優質鋼、高級合金鋼和特殊鋼等，是生產成型鑄鋼件的常用設備。

高頻或中頻感應爐，能熔煉各種高級合金鋼和碳含量極低的鋼。適於小型鑄鋼車間採用。