铸造手册 第2卷 铸钢PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1铸钢工业的发展 1

1.1.1铸钢件的出现和铸钢工业的形成（1845～1940年） 1

1.1.2 20世纪40年代以后铸钢工业的技术进步 2

1.2铸钢件的优点 4

1.2.1与锻钢件比较 4

1.2.2与焊接结构件比较 4

1.2.3与铸铁件及其他合金铸件比较 4

1.3铸钢件的应用 4

1.3.1电站设备 5

1.3.2铁路机车及车辆 6

1.3.3建筑、工程机械及其他车辆 6

1.3.4矿山设备 7

1.3.5锻压及冶金设备 7

1.3.6航空及航天设备 7

1.3.7高压容器设备 7

1.3.8船舶 8

1.3.9农用机具 8

第2章 基本知识 9

2.1钢的金相和热处理基础 9

2.1.1 Fe-Fe3 C相图 9

2.1.2 Fe-Fe3C系合金的分类 11

2.1.3碳钢的铸态组织 11

2.1.4碳钢在加热过程中的组织转变 12

2.1.5碳钢在冷却过程中的组织转变 13

2.1.6碳对碳钢显微组织和性能的影响 14

2.2钢的合金化基本知识 16

2.2.1合金元素在钢中存在的形态 16

2.2.2合金元素对相图的影响 17

2.2.3合金元素对等温转变曲线的影响 20

2.2.4合金元素对钢的组织及性能的影响 20

2.2.5常用合金化元素在钢中的作用 26

2.3影响铸钢性能的一些因素 27

2.3.1钢中常见杂质元素的影响 27

2.3.2钢中非金属夹杂物的影响 30

2.3.3铸钢凝固速度对组织和性能的影响 33

2.4电弧炉炼钢基本知识 33

2.4.1电弧炉炼钢方法的分类 33

2.4.2电弧炉炼钢中的炉渣 33

2.4.3炼钢中冶金反应的热力学 37

2.4.4炼钢中冶金反应的动力学 43

2.5感应电炉炼钢基本知识 44

2.5.1无芯感应电炉炼钢原理 44

2.5.2感应电炉炼钢的优缺点 45

2.5.3真空感应电炉炼钢 45

2.6炉外精炼基本知识 47

2.6.1炉外精炼的重要作用 47

2.6.2炉外精炼技术的发展 47

2.6.3炉外精炼的特点和方法 48

2.6.4炉外精炼的基本原理 48

2.6.5炉外精炼技术在铸钢生产中的应用 51

2.6.6纯净钢精炼技术 52

2.6.7炉外精炼技术发展的趋势 54

参考文献 54

第3章 铸钢的分类及牌号表示方法 55

3.1铸钢的分类 55

3.2我国铸钢牌号的表示方法 55

3.3某些国家铸钢牌号的表示方法 56

3.3.1国际标准化组织（ISO） 56

3.3.2欧洲标准化委员会（EN） 56

3.3.3德国[DIN （SEW）] 57

3.3.4美国国家标准（ANSI/ASTM） 57

3.3.5英国（BS） 58

3.3.6法国（NF） 58

3.3.7日本（JIS） 59

3.3.8俄罗斯（FOCT） 59

3.4各国铸钢牌号表示方法对照表 59

第4章 一般工程与结构用铸造碳钢和高强度铸钢 63

4.1铸造碳钢 63

4.1.1一般工程用铸造碳钢 63

4.1.2特殊情况下的处理方法 68

4.2一般工程与结构用高强度铸钢 71

4.2.1国际标准 71

4.2.2美国标准 71

4.2.3其他国家的有关标准 72

4.3焊接结构用铸钢 72

4.3.1国际标准 72

4.3.2中国标准 72

4.3.3日本标准 73

4.3.4美国标准 73

4.3.5德国标准 73

4.4碳钢的物理性能和铸造性能 75

4.4.1物理性能 75

4.4.2铸造性能 80

4.5碳钢的典型金相组织 83

4.5.1铸态组织 84

4.5.2低碳（w（C）=0.2%）铸钢的典型金相组织 85

4.5.3中碳（w（C）=0.44%）铸钢的典型金相组织 86

4.5.4高碳亚共析（w（C） =0.64%）铸钢的典型金相组织 88

4.5.5高碳过共析（w（C） =1.2%）铸钢的典型金相组织 90

4.5.6铸造碳钢的断面效应 90

第5章 铸造中、低合金钢 92

5.1低合金结构铸钢 92

5.1.1国家标准低合金结构铸钢 92

5.1.2行业标准低合金铸钢（JB/T6402—2006） 93

5.2.我国的中、低合金高强度铸钢 96

5.2.1铸造锰钢 96

5.2.2铸造硅锰钢 97

5.2.3铸造锰钼钢 98

5.2.4铸造硅锰钼钢 98

5.2.5铸造锰钼钒及铸造硅锰钼钒钢 98

5.2.6铸造锰钼钒铜钢 99

5.2.7铸造铬钢 99

5.2.8铬钼铸钢 100

5.2.9铬锰硅铸钢 101

5.2.10铬锰钼铸钢 101

5.2.11铬钼钒铸钢 102

5.2.12铬铜铸钢 102

5.2.13钼铸钢 103

5.2.14铬镍钼铸钢 103

5.2.15 铜铸钢 104

5.3微量合金化铸钢 104

5.3.1钒、铌系微量合金化铸钢 104

5.3.2硼系微量合金化铸钢 110

5.3.3稀土铸钢 110

5.4国外的中、低合金铸钢 111

5.4.1欧洲标准（EN）中、低合金铸钢 111

5.4.2美国的中、低合金铸钢 116

5.4.3日本的低合金铸钢 121

5.4.4德国的低合金高强度铸钢 123

5.4.5俄罗斯合金铸钢 128

5.4.6法国工程与结构用铸钢 128

5.4.7英国工程与结构用铸钢 133

5.4.8瑞典非合金和合金铸钢 133

5.4.9美国某公司典型低合金钢成分对照 135

5.5低合金高强度铸钢的典型金相组织 144

5.5.1 w（Mn）=1.5%的铸钢 144

5.5.2 w（Mo）=0.5%的铸钢 145

5.5.3铬钼钒铸钢 145

5.5.4铬铸钢 147

5.5.5铬钼铸钢 147

5.5.6铬钼铸钢 148

5.5.7铬钼铸钢 149

5.5.8铬钼铸钢 150

5.5.9铬镍钼铸钢 151

5.5.10镍铸钢 151

第6章铸造不锈钢与耐热钢 153

6.1工程与结构用中、高强度马氏体不锈钢 153

6.1.1有关标准 153

6.1.2 w（Cr）=13%、w（Ni）=4%左右的铸钢 164

6.1.3沉淀硬化不锈钢 170

6.2耐腐蚀铸造不锈钢及镍基铸造合金 173

6.2.1耐腐蚀不锈钢的品种 173

6.2.2耐腐蚀不锈钢的化学成分和力学、物理性能 174

6.2.3耐腐蚀不锈钢的有关标准 175

6.2.4耐腐蚀不锈钢的物理性能 209

6.2.5耐腐蚀不锈钢的典型金相组织 218

6.2.6耐腐蚀镍基合金 220

6.3铸造耐热钢 231

6.3.1耐热钢的分类 231

6.3.2有关标准 231

6.3.3耐热钢铸件的耐热性能 251

6.3.4高合金耐热钢和耐腐蚀钢的焊接性能 253

6.3.5耐热钢铸件的典型金相组织 253

第7章 铸造耐磨钢 256

7.1耐磨锰钢 256

7.1.1 Mn13系列的耐磨高锰钢 256

7.1.2耐磨中锰钢 268

7.1.3 Mn17耐磨高锰钢 268

7.2耐磨中铬钢 268

7.3耐磨低合金钢 269

7.3.1水淬热处理低合金马氏体耐磨钢 270

7.3.2油淬、空淬热处理低合金马氏体耐磨钢 271

7.3.3正火热处理低合金珠光体耐磨钢 272

7.4耐磨碳钢 273

7.5铸造石墨钢 273

参考文献 274

第8章 铸造特殊用钢及专业用钢 275

8.1低温用铸钢 275

8.1.1低温用铸钢 275

8.1.2美国的低温用铸钢标准 275

8.1.3日本的低温高压用铸钢标准 278

8.1.4俄罗斯低温及耐磨钢铸件 278

8.1.5法国低温用铸钢 280

8.2铸造工具钢 281

8.2.1美国标准 281

8.2.2美国某公司铸造工具钢成分对照 281

8.3承压铸钢 284

8.3.1中国的承压铸钢件标准 284

8.3.2 ISO承压铸钢 289

8.3.3美国承压铸钢标准 296

8.3.4英国承压铸钢 306

8.3.5日本承压铸钢 309

8.3.6法国承压铸钢 310

8.4精密铸造用铸钢及合金 313

8.4.1英国精密铸造碳钢和低合金铸钢 313

8.4.2美国精密铸造用铸钢及其合金 313

8.4.3美国某公司钻基合金成分对照 313

8.4.4德国医疗器械用铸造不锈钢 313

8.4.5中国精密铸造用铸钢 313

8.4.6 ISO精密铸造用铸钢 313

8.5离心铸造铸钢管 320

8.5.1美国离心铸钢管 320

8.5.2日本离心铸造用铸钢 324

8.5.3 ISO离心铸钢及其合金 325

8.6专业铸造用钢 326

8.6.1重型与矿山机器用铸钢 326

8.6.2水轮机常用铸钢 326

8.6.3汽轮机常用铸钢 326

8.6.4机车车辆常用铸钢 326

8.6.5常用铸钢轧辊用钢 326

8.6.6无磁及电工用铸钢 326

参考文献 334

第9章 铸造用钢的熔炼 335

9.1炼钢用原材料 335

9.1.1金属材料 335

9.1.2造渣材料、氧化剂和增碳剂 355

9.1.3耐火材料 358

9.1.4其他材料 369

9.2普通功率炼钢电弧炉的构造及主要技术性能 373

9.3碱性电弧炉氧化法炼钢工艺 376

9.3.1修补炉衬、配料及装料 376

9.3.2熔化期的技术措施 378

9.3.3氧化期的技术要求及过程控制 379

9.3.4还原期的技术要求及过程控制 383

9.3.5冶炼过程中对钢液温度的控制 385

9.3.6出钢的技术要求 386

9.3.7碳钢氧化法冶炼工艺 386

9.3.8低合金钢氧化法冶炼工艺 386

9.3.9高合金钢氧化法冶炼工艺 390

9.3.10初炼钢液的冶炼工艺 394

9.4碱性电弧炉返回法炼钢工艺 395

9.4.1返回法炼钢的工艺要点 395

9.4.2高合金钢返回法冶炼工艺 397

9.5碱性电弧炉不氧化法炼钢工艺 399

9.5.1不氧化法炼钢的工艺要点 399

9.5.2高合金钢不氧化法冶炼工艺 401

9.6酸性电弧炉炼钢工艺 403

9.6.1酸性电弧炉炼钢工艺特点 403

9.6.2补炉、配料及装料 403

9.6.3氧化法冶炼工艺 403

9.6.4不氧化法冶炼工艺 405

9.6.5硅还原法冶炼工艺 405

9.7电弧炉炼钢的合理供电制度 406

9.7.1电弧炉的主要电路及电气装置 406

9.7.2合理的供电制度 406

9.8电弧炉炼钢的节能技术 408

9.8.1高阻抗技术 409

9.8.2泡沫渣技术 410

9.8.3水冷炉壁和水冷炉盖技术 410

9.8.4无渣出钢技术 411

9.8.5废钢预热技术 411

9.8.6氧-燃烧嘴助熔技术 412

9.8.7底吹气体搅拌技术 413

9.9直流电弧炉设备简介及特点 414

9.9.1发展概况 414

9.9.2直流电弧炉的特点 415

9.9.3直流电弧炉的类型及冶炼工艺特点 415

9.10感应电炉炼钢设备简介及工艺 418

9.10.1炼钢用感应电炉的主要技术性能 418

9.10.2感应电炉炼钢工艺 419

9.11钢的浇注 425

9.11.1盛钢桶的形式与规格 425

9.11.2盛钢桶的准备 426

9.11.3钢液在盛钢桶中的镇静 427

9.11.4铸钢件的浇注温度和浇注速度 427

9.11.5保护浇注 428

9.11.6浇注操作工艺要点 428

参考文献 429

第10章 铸造用钢的炉外精炼 430

10.1概述 430

10.1.1炉外精炼的任务 430

10.1.2炉外精炼的主要优点 430

10.1.3炉外精炼的基本功能 430

10.2炉外精炼工艺的种类及其特点 432

10.3钢液滴流真空除气法 436

10.3.1钢包除气法（LD法） 436

10.3.2倒包除气法（SLD法） 436

10.3.3出钢除气法（TD法） 437

10.4钢包精炼法 437

10.4.1 LF（V）钢包精炼法 437

10.4.2 ASEA-SKF钢包精炼法 442

10.4.3真空电弧加热除气法（VAD法） 446

10.5氩氧脱碳和真空氧脱碳精炼法（AOD法、VOD法） 447

10.5.1 AOD法工艺及设备 447

10.5.2 VOD法工艺及设备 453

10.6真空提升除气法（DH法）和真空循环除气法（RH法） 461

10.6.1概况 461

10.6.2真空提升除气法（DH法） 461

10.6.3真空循环除气法（RH法） 462

10.7其他炉外精炼方法 468

10.7.1钢包喷粉精炼法 468

10.7.2钢包吹氩技术 470

10.7.3钢包喂线法 472

10.8炉外精炼用原材料 474

10.8.1耐火材料 474

10.8.2电极 481

10.8.3辅助材料 481

10.8.4惰性气体 482

10.9纯净钢生产技术 482

10.9.1纯净钢概念及当今水平 482

10.9.2有害元素去除途径 483

10.9.3纯净钢冶炼工艺路线 483

参考文献 484

第11章 铸钢件的热处理 485

11.1铸钢件热处理的一般问题 485

11.1.1铸钢件热处理的特点 485

11.1.2铸钢件热处理的主要工艺要素 485

11.1.3铸钢件的热处理方式 486

11.1.4热处理对铸钢件性能的影响 491

11.2铸钢件的表面热处理和化学热处理 495

11.2.1铸钢件的表面热处理 495

11.2.2铸钢件的化学热处理 499

11.3各种铸钢件的热处理工艺 502

11.3.1碳钢铸件的热处理 502

11.3.2中、低合金钢铸件的热处理 504

11.3.3耐磨铸钢件的热处理 508

11.3.4耐腐蚀不锈钢铸件的热处理 515

11.3.5耐热铸钢件的热处理 522

11.3.6铸造工、模具钢铸件的热处理 524

11.3.7专业用铸钢件的热处理 527

11.3.8低温用铸钢件的热处理 533

11.3.9大型铸钢件的热处理 534

11.4铸钢件热处理时常见的缺陷 536

11.5铸钢件热处理车间常用的加热设备 538

11.5.1热处理用加热炉的分类 538

11.5.2油炉 539

11.5.3煤气炉 540

11.5.4电炉 540

11.6铸钢热处理节能简介 546

11.6.1热处理节能的基本策略 546

11.6.2热处理节能相关名词及技术经济指标 546

11.6.3热处理节能方法简介 546

11.7铸钢热处理生产的环境污染及防治 548

参考文献 549

第12章 铸钢件的质量检测 550

12.1铸钢金相组织的检验 550

12.1.1宏观组织检验 550

12.1.2微观组织检验 553

12.1.3断口的检验和分析 562

12.1.4微区成分分析和相结构分析 566

12.2铸钢化学成分分析 568

12.2.1常规化学分析 568

12.2.2仪器分析技术 572

12.2.3氮、氢、氧含量分析 575

12.3铸钢力学性能试验 577

12.3.1试块 577

12.3.2拉伸试验 577

12.3.3硬度试验 579

12.3.4冲击试验 581

12.3.5弯曲试验 583

12.3.6疲劳性能试验 583

12.3.7断裂韧度试验 585

12.4铸钢的特殊性能测定 587

12.4.1铸钢的长期高温性能测定 587

12.4.2耐腐蚀性能的测定 592

12.4.3铸钢件耐磨性的测定 593

12.5铸钢的物理性能测定 596

12.5.1密度的测定 596

12.5.2弹性模量的测定 597

12.5.3比热容的测定 597

12.5.4线胀系数测定 598

12.5.5热导率的测定 599

12.5.6电阻率的测定 600

12.5.7磁学性能（磁导率、磁矫顽力）的测定 601

12.5.8热分析法 602

12.6铸钢工艺性能的测定 604

12.6.1铸造性能的测定 604

12.6.2铸钢的焊接性能测定 609

12.6.3铸钢的切削性能测定 610

12.6.4温度的测定 611

12.7铸钢的无损检测和质量分级 615

12.7.1射线照相检测 615

12.7.2超声波检测 618

12.7.3磁粉检测 622

12.7.4渗透探伤 624

12.8铸钢件的主要缺陷 625

12.8.1铸钢件常见缺陷的特征、形成原因及预防方法 627

12.8.2铸钢件的铸造缺陷类别及产生原因 629

12.8.3铸钢件的冶金缺陷 629

参考文献 631

附录 632

附录A铸钢件交货通用技术条件 632

附录B金属的物理性能 639

附录C钢中主要元素对钢的熔点和密度的影响 641

附录D钢的硬度值换算表 642

附录E元素周期表 647