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第1章 铸钢件概述 1

1.1 铸钢的材料特点 1

1.1.1 铸钢的概念 1

1.1.2 铸钢的特点 1

1.2 铸造碳钢 2

1.2.1 碳钢的结晶过程 3

1.2.2 碳钢的铸态组织 6

1.2.3 铸造碳钢的化学成分和性能 6

1.2.4 碳钢的铸造性能 10

1.2.5 碳钢铸件热处理 15

1.3 铸造低合金钢 16

1.3.1 铸造低合金钢的主要类别 17

1.3.2 合金元素在钢中的作用 18

1.3.3 稀土元素在铸钢中的应用 21

1.3.4 铸造中、低合金钢（合金结构钢） 24

1.3.5 铸造低合金钢的铸造性能 30

1.3.6 低合金结构钢铸件的热处理 32

1.3.7 低合金高强度铸钢 33

1.4 铸造高合金钢 35

1.4.1 铸造高锰钢 35

1.4.2 铸造不锈钢 35

1.5 铸钢件常用的铸造方法 36

1.5.1 熔模精密铸造 36

1.5.2 壳型铸造 37

1.5.3 陶瓷型铸造 37

1.5.4 负压造型（V-法） 37

1.5.5 实型铸造 37

1.5.6 磁型铸造 38

1.5.7 离心铸造 38

1.5.8 压力铸造 38

1.5.9 挤压铸造 39

第2章 铸钢熔炼 40

2.1 感应电炉熔炼 40

2.1.1 简述 40

2.1.2 无芯感应电炉和原材料 41

2.1.3 酸性感应电炉炼钢工艺 44

2.1.4 碱性感应电炉炼钢工艺 45

2.1.5 中频炉炉衬筑炉工艺 46

2.1.6 中频炉炉衬使用寿命的影响因素及解决方案 48

2.1.7 中频感应电炉熔炼操作注意事项 56

2.1.8 中频感应电炉的维护保养与安全操作及事故处理 58

2.1.9 中频感应熔炼炉启动时6种故障分析及处理 60

2.1.10 中频感应熔炼炉运行中14种故障分析及处理 62

2.1.11 感应电炉熔炼实例 65

2.2 电弧炉炼钢 69

2.2.1 电弧炉冶炼与碱性电弧炉冶炼的特点 69

2.2.2 电弧炉冶炼熔化期的质量控制 70

2.2.3 电弧炉冶炼氧化期的质量控制 76

2.2.4 电弧炉冶炼还原期的质量控制 84

2.2.5 碱性电弧炉冶炼技术操作规程 104

2.3 真空感应电炉炼钢 109

2.4 电渣熔铸 110

2.4.1 电渣重熔与电渣铸造原理 110

2.4.2 电渣铸造的特点 111

2.4.3 电渣铸造的技术进展 112

2.4.4 电渣铸造用自耗电极与合成渣 113

2.4.5 等离子炉炼钢 114

2.5 钢的炉外精炼 115

2.5.1 吹氩精炼法 115

2.5.2 AOD与VOD精炼法 116

2.5.3 LF精炼法 117

2.5.4 钢包喷粉精炼法 117

第3章 铸钢件的工艺设计 119

3.1 工艺设计的内容与依据 119

3.2 铸造工艺方案的确定 133

3.2.1 浇注位置的确定 133

3.2.2 分型面的确定 135

3.3 铸钢件铸造工艺参数的确定 137

3.3.1 铸件的尺寸公差 138

3.3.2 机械加工余量与收缩率 139

3.3.3 最小铸出壁厚和铸出孔 141

3.3.4 起模斜度 143

3.3.5 工艺补正量、分型负数和反变形量 144

3.3.6 铸筋 149

3.4 浇注系统 153

3.4.1 铸钢件浇注系统的类型和特点 153

3.4.2 铸钢件浇注系统设计 157

3.5 冒口和出气孔的设计 162

3.5.1 冒口的设计特点 162

3.5.2 冒口的设计与计算 173

3.5.3 出气孔的设计 187

3.5.4 铸钢件凝固顺序的控制 187

3.5.5 铸钢件的冷铁设计 190

3.6 砂芯设计 192

3.6.1 芯头与定位结构的设计 192

3.6.2 砂芯负数 196

3.6.3 芯骨和砂芯的排气 196

3.6.4 芯撑 197

3.7 工艺装备设计制造 198

第4章 造型材料 203

4.1 水玻璃砂 203

4.1.1 型砂 203

4.1.2 铸造用水玻璃 208

4.1.3 CO2水玻璃砂 208

4.1.4 水玻璃真空置换硬化法（VRH法） 209

4.1.5 酯固化水玻璃自硬砂 209

4.1.6 水玻璃自硬流态自硬砂 213

4.2 树脂砂 232

4.2.1 呋喃树脂自硬砂 232

4.2.2 碱性酚醛树脂自硬砂 244

4.2.3 脲烷系树脂自硬砂 248

4.2.4 三种常用自硬砂工艺性能对比 249

4.3 涂料 251

4.3.1 涂料应具有的性能 251

4.3.2 涂料的基本组成 251

4.3.3 涂料性能测试 253

4.3.4 涂料涂敷方法 253

4.4 脱模剂 253

第5章 造型与制芯 255

5.1 树脂砂机械设备 255

5.1.1 混砂机 255

5.1.2 振实台 258

5.1.3 砂再生系统及设备 259

5.1.4 混砂机、落砂机操作规程 262

5.2 铸钢件生产对铸型（芯）的要求 269

5.3 常用造型方法及应用 270

5.3.1 造型（芯）前准备 270

5.3.2 黏土砂造型 270

5.3.3 CO2硬化水玻璃砂造型 275

5.3.4 酯硬化碱性酚醛树脂自硬砂造型（芯） 278

5.3.5 酯固化水玻璃自硬砂造型（芯） 279

5.3.6 呋喃树脂自硬砂造型 280

5.4 砂芯制作 281

5.5 下芯与合箱 284

5.5.1 砂芯的检验与修整 284

5.5.2 砂型检验与修整 284

5.5.3 下芯、合箱 284

5.5.4 砂型紧固 285

第6章 铸钢件的浇注、冷却与开箱 287

6.1 浇注前的准备 287

6.1.1 钢液的充型能力 287

6.1.2 盛钢桶（浇包） 289

6.1.3 浇注前的准备工作 292

6.1.4 钢水温度的测量 292

6.2 浇注的控制 300

6.2.1 铸钢件浇注温度和浇注时间 300

6.2.2 镇静时间的确定 301

6.2.3 浇注操作要点 302

6.3 型内的冷却与开箱 302

6.3.1 铸钢件的冷却凝固过程 302

6.3.2 铸钢件的凝固时间 305

6.3.3 铸件的开箱 306

第7章 铸钢件的后处理 309

7.1 铸件落砂和清理的工艺过程 309

7.1.1 铸件在砂型中的停留时间 309

7.1.2 铸件落砂 309

7.2 浇冒口的切割 313

7.3 铸钢件表面清理 317

7.4 铸钢件的焊补 318

7.4.1 补焊前的准备 318

7.4.2 补焊工艺 320

7.5 铸钢件的精整 325

7.5.1 冷态矫正 325

7.5.2 局部加热矫正 325

7.5.3 火焰矫正 326

7.5.4 整体加热矫正 326

7.5.5 矫正变形常见缺陷及其防止 327

7.5.6 铸钢件精整的目的和方法 327

7.6 铸钢件的热处理 328

7.6.1 热处理的一般知识 328

7.6.2 铸钢件的退火与正火 331

7.6.3 铸钢件的淬火与回火 334

7.6.4 固溶处理 338

7.6.5 时效处理（沉淀硬化处理）、除氢处理 341

7.6.6 铸钢件的表面热处理与化学热处理 342

7.6.7 热处理的主要工艺要素 343

第8章 铸钢件的质量检测 345

8.1 简述 345

8.2 铸件检测内容 346

8.2.1 工序检测 349

8.2.2 铸件的形状、尺寸的检测 351

8.2.3 铸件的化学成分检验 353

8.2.4 铸钢件热处理质量检验 355

8.2.5 铸钢无损检测方法 357

第9章 铸钢件缺陷的分析与防止 362

9.1 砂型铸造 362

9.1.1 孔眼 363

9.1.2 表面缺陷 369

9.1.3 裂纹 372

9.1.4 偏析 373

9.1.5 晶粒粗大 374

9.1.6 夹杂物 374

9.1.7 实例 375

9.2 熔模精密铸造 379

9.2.1 铸件尺寸超差 379

9.2.2 铸件表面粗糙 384

9.2.3 表面缺陷 387

9.2.4 孔洞类 392

9.2.5 裂纹冷隔类 395

9.2.6 残缺类 397

9.2.7 夹杂类缺陷 400

9.3 消失模（实型）铸造 402

9.3.1 产生原因 402

9.3.2 防止措施 403

第10章 典型铸钢件生产应用实例 405

10.1 炉喉钢砖——水玻璃砂生产工艺 405

10.2 炉喉钢砖——消失模生产工艺 409

10.3 铸钢冷却壁 411

参考文献 416