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） 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 5

1.2.3　与铸铁件及其他合金铸件比较 5

1.3　铸钢件的应用 5

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 7

1.3.4　矿山设备 7

1.3.5　锻压及冶金设备 8

1.3.6　航空及航天设备 8

1.3.7　高压容器设备 9

1.3.8　船舶 9

1.3.9　农用机具 10

第2章 　基本知识 11

2.1 钢的金相和热处理基础 11

2.1.1　Fe-Fe3C相图 11

2.1.2　Fe-Fe3C系合金的分类 13

2.1.3　碳钢的铸态组织 14

2.1.4　碳钢在加热过程中的组织转变 15

2.1.5　碳钢在冷却过程中的组织转变 15

2.1.6　碳对缓冷钢显微组织和性能的影响 18

2.2　钢的合金化基本知识 18

2.2.1　合金元素在钢中存在的形态 18

2.2.2　合金元素对相图的影响 20

2.2.3　合金元素对等温转变曲线的影响 22

2.2.4 合金元素对钢的组织及性能的影响 23

2.2.5　常用合金化元素在钢中的作用 28

2.3　影响铸钢性能的一些因素 30

2.3.1　钢中常见杂质元素的影响 30

2.3.2　钢中非金属夹杂物的影响 31

2.3.3　铸钢凝固速度对组织和性能的影响 34

2.4　电弧炉炼钢基本知识 35

2.4.1 电弧炉炼钢方法的分类 35

2.4.2 电弧炉炼钢中的炉渣 35

2.4.3　炼钢中冶金反应的热力学 40

2.4.4　炼钢中冶金反应的动力学 47

2.5　感应电炉炼钢基本知识 48

2.5.1 无芯感应电炉炼钢原理 48

2.5.2　感应电炉炼钢的优缺点 48

2.5.3　真空感应电炉炼钢 49

2.6.3　炉外精炼的基本原理 51

2.6.2　炉外精炼技术的发展 51

2.6　炉外精炼基本知识 51

2.6.1　炉外精炼的重要作用 51

2.6.4 炉外精炼技术在铸钢生产中的应用 55

2.6.5　炉外精炼技术发展的趋势 55

参考文献 55

第3章 铸钢的分类及牌号表示方法 56

3.1　铸钢的分类 56

3.2　我国铸钢牌号的表示方法 56

3.3.1 国际标准化组织（ISO） 57

3.3.2 德国［DIN（SEW）］ 57

3.3　某些国家铸钢牌号的表示方法 57

3.3.3　美国国家标准（ANSI/ASTM） 58

3.3.4　英国（BS） 59

3.3.5 法国（NF） 59

3.3.6 日本（JIS） 60

3.3.7　俄罗斯（ГOCT） 60

3.4　各国铸钢牌号表示方法对照表 60

第4章 一般工程与结构用铸造碳钢和高强度铸钢 64

4.1　铸造碳钢 64

4.1.1　一般工程用铸造碳钢 64

4.2.2　美国标准 69

4.2.1 国际标准 69

4.2　一般工程与结构用的高强度铸钢 69

4.1.2　特殊情况下的处理方法 69

4.2.3　其他国家的有关标准 70

4.3　焊接结构用铸钢 70

4.3.1 国际标准 70

4.3.2　中国标准 71

4.3.3 日本标准 71

4.3.4　美国标准 72

4.3.5　德国标准 72

4.4　碳钢的物理性能和铸造性能 73

4.4.1　物理性能 73

4.4.2　铸造性能 78

6.2.4　耐腐蚀不锈钢的物理性能 1 79

4.5　碳钢的典型金相组织 82

4.5.1　铸态组织 83

4.5.2　低碳（ω（C）＝0.2％）铸钢的典型金相组织 84

4.5.3中碳（ω（C）＝0.44％）铸钢的典型金相组织 87

4.5.4　高碳亚共析（ω（C）＝0.64％）铸钢的典型金相组织 89

4.5.5　高碳过共析（ω（C）＝1.2％）铸钢的典型金相组织 91

4.5.6　铸造碳钢的截面效应 92

第5章 　铸造中、低合金钢 93

5.1　低合金结构铸钢 93

5.1.1 国家标准低合金结构铸钢 93

5.1.2　机械行业标准低合金铸钢（JB/T6402—1992） 94

5.2.1　铸造锰钢 97

5.2　我国的中、低合金高强度铸钢 97

5.2.2　铸造硅锰钢 98

5.2.5　铸造锰钼钒及铸造硅锰钼钒钢 99

5.2.3　铸造锰钼钢 99

5.2.4　铸造硅锰钼钢 99

5.2.7　铸造铬钢 100

5.2.6　铸造锰钼钒铜钢 100

5.2.8　铬钼铸钢 101

5.2.9　铬锰硅铸钢 102

5.2.10　铬锰铝铸钢 102

5.2.11　铬钼钒铸钢 103

5.2.12　铬铜铸钢 103

5.2.13　钼铸钢 104

5.2.14　铬镍钼铸钢 104

5.3　微量合金化铸钢 105

5.3.1 钒、铌系微量合金化铸钢 105

5.2.15　铜铸钢 105

5.3.2　硼系微量合金化铸钢 111

5.3.3　稀土铸钢 111

5.4 国外的中、低合金铸钢 112

5.4.1　美国的中、低合金铸钢 112

5.4.2 日本的低合金铸钢 116

5.4.3　德国的低合金高强度铸钢 118

5.4.5　法国 123

5.4.4　俄罗斯 123

5.4.7　瑞典 128

5.4.6　英国 128

5.5 低合金高强度铸钢的典型金相组织 130

5.5.1 含ω（Mn）＝1.5％的铸钢 130

5.5.2　ω（Mo）＝0.5％的铸钢 133

5.5.3　铬钼钒铸钢 134

5.5.4　铬铸钢 134

5.5.5　铬钼铸钢 135

5.5.6　铬钼铸钢 136

5.5.7　铬钼铸钢 137

5.5.9　铬镍钼铸钢 139

5.5.8　铬钼铸钢 139

5.5.10　镍铸钢 140

第6章 　铸造不锈钢与耐热钢 142

6.1　工程结构用中、高强度马氏体不锈钢 142

6.1.1　有关标准 142

6.1.2　ω（Cr）＝13％、ω（Ni）＝4％左右的铸钢 149

6.1.3　沉淀硬化不锈钢 156

6.2　耐腐蚀铸造不锈钢及镍基铸造合金 159

6.2.2　耐腐蚀不锈钢的化学成分和力学、物理性能 160

6.2.1　耐腐蚀不锈钢的品种 160

6.2.3　耐腐蚀不锈钢的有关标准 162

6.2.5　耐腐蚀不锈钢的典型金相组织 188

6.2.6　耐腐蚀镍基合金 188

6.3　铸造耐热钢 193

6.3.1耐热钢的分类 193

6.3.2　有关标准 193

6.3.3　耐热钢铸件的耐热性能 210

6.3.4 高合金耐热钢和耐腐蚀钢的焊接性能 212

6.3.5 耐热钢铸件的典型金相组织 212

7.1.1　Mn13系列的耐磨高锰钢 215

7.1　耐磨锰钢 215

第7章 　铸造耐磨钢 215

7.1.2　耐磨中锰钢 228

7.1.3　Mn17耐磨高锰钢 228

7.2　耐磨中铬钢 228

7.3　耐磨低合金钢 229

7.3.1　水淬热处理低合金马氏体耐磨钢 229

7.3.2　油淬、空淬热处理低合金马氏体耐磨钢 230

7.3.3　正火热处理低合金珠光体耐磨钢 231

7.4　耐磨碳钢 232

7.5　铸造石墨钢 232

8.1.1 我国低温用铸钢 234

第8章 铸造特殊用钢及专业用钢 234

8.1　低温用铸钢 234

8.1.2　美国的低温用铸钢标准 235

8.1.3 日本的低温高压用铸钢标准 237

8.1.4　俄罗斯低温及耐磨钢铸件 237

8.1.5　法国低温用铸钢 237

8.2　铸造工具钢 241

8.3　承压铸钢 241

8.3.1 中国的承压铸钢件标准 241

8.3.2　ISO承压钢铸件 241

8.3.3　美国承压铸钢标准 241

8.3.6　法国承压铸钢 265

8.3.4　英国承压铸钢 265

8.3.5　日本承压铸钢 265

8.4　精密铸造用铸钢及合金 274

8.4.1 英国精密铸造碳钢和低合金铸钢 274

8.4.2　美国精密铸造用铸钢及其合金 274

8.4.3　德国医疗器械用铸造不锈钢 274

8.4.4　中国精密铸造用铸钢 274

8.4.5　ISO精密铸造用铸钢 280

8.5　离心铸造铸钢管 280

8.5.1　美国离心铸钢管 280

8.5.2 日本离心铸造用铸钢 284

8.5.3　ISO离心铸钢及其合金 285

8.6　专业铸造用钢 287

8.6.1 重型与矿山机器用铸钢 287

8.6.2　水轮机常用铸钢 289

8.6.3　汽轮机常用铸钢 289

8.6.4　机车车辆常用铸钢 291

8.6.5　铸钢轧辊常用铸钢 293

8.6.6　无磁及电工用铸钢 294

参考文献 295

9.1　炼钢用原材料 . 297

9.1.1　金属材料 297

第9章 　铸造用钢的熔炼 297

9.1.2　造渣材料、氧化剂和增碳剂 313

9.1.3　耐火材料 316

9.1.4　其他材料 325

9.2　普通功率炼钢电弧炉的构造及主要技术性能 328

9.3　碱性电弧炉氧化法炼钢工艺 . 332

9.3.1　修补炉衬、配料及装料 332

9.3.2　熔化期的技术措施 334

9.3.3　氧化期的技术要求及过程控制 335

9.3.4　还原期的技术要求及过程控制 339

9.3.5　冶炼过程中对钢液温度的控制 342

9.3.7　碳钢氧化法冶炼工艺 343

9.3.6　出钢的技术要求 343

9.3.8　低合金钢氧化法冶炼工艺 345

9.3.9 高合金钢氧化法冶炼工艺 348

9.3.10　初炼钢液的冶炼工艺 352

9.4　碱性电弧炉返回法炼钢工艺 353

9.4.1　返回法炼钢的工艺要点 353

9.4.2　高合金钢返回法冶炼工艺 355

9.5　碱性电弧炉不氧化法炼钢工艺 358

9.5.1 不氧化法炼钢的工艺要点 358

9.5.2　高合金钢不氧化法冶炼工艺 359

9.6.2　补炉、配料及装料 362

9.6.3　氧化法炼钢工艺 362

9.6.1　酸性电弧炉炼钢特点 362

9.6　酸性电弧炉炼钢工艺 362

9.6.4　不氧化法炼钢工艺 364

9.6.5　硅还原法炼钢工艺 364

9.7 电弧炉炼钢的合理供电制度与节能技术 365

9.7.1 电弧炉炼钢的合理供电制度 365

9.7.2　电弧炉炼钢的节能技术 368

9.8　直流电弧炉设备简介及特点 372

9.8.1　发展概况 372

9.8.3　直流电弧炉的类型及炼钢工艺特点 376

9.8.2　直流电弧炉的优点 376

9.9　高功率、超高功率电弧炉炼钢技术 379

9.10　感应电炉炼钢设备简介及工艺 379

9.10.1 炼钢用感应电炉的主要技术性能 379

9.10.2　感应电炉炼钢工艺 379

9.11 钢的浇注 387

9.11.1　盛钢桶的形式与规格 387

9.11.2　盛钢桶的准备 388

9.11.3　钢液在盛钢桶中的镇静 388

9.11.4　铸钢件的浇注温度和浇注速度 389

9.11.6　浇注操作工艺要点 390

9.11.5　保护浇注 390

参考文献 391

第10章 　铸造用钢的炉外精炼 392

10.1　概述 392

10.1.1　炉外精炼的任务 392

10.1.2　炉外精炼的主要优点 392

10.1.3　炉外精炼的基本功能 392

10.2　炉外精炼工艺的种类及其特点 394

10.3　钢液滴流真空除气法 398

10.3.1　盛钢桶除气法（LD法） 398

10.3.2　倒包除气法（SLD法） 398

10.4.1　概况 399

10.3.3 出钢除气法（TD法） 399

10.4 真空提升法（DH法）和真空循环除气法（RH法） 399

10.4.2　真空提升除气法（DH法） 400

10.4.3　真空循环除气法（RH法） 401

10.5　盛钢桶精炼炉 407

10.5.1 LF（V）盛钢桶精炼炉 407

10.5.2 ASEA-SKF盛钢桶精炼炉 411

10.5.3　真空电弧加热除气法（VAD） 417

10.6　氩氧脱碳和真空脱碳精炼法（AOD法、VOD法） 419

10.6.1 AOD法工艺及设备 419

10.6.2　VOD法工艺及设备 425

10.7.1　盛钢桶喷粉精炼 432

10.7　其他炉外精炼方法 432

10.7.2　吹氩技术 434

10.7.3　盛钢桶喂线法 436

10.8　炉外精炼用原材料 437

10.8.1　耐火材料 437

10.8.2　电极 444

10.8.3　辅助材料 444

10.8.4　惰性气体 444

10.9.4　真空泵的配套设备 445

10.9.2　真空泵的工作原理 445

10.9.3　真空泵的选择 445

10.9　真空抽气设备 445

10.9.1　对真空设备的要求 445

10.9.5　真空计量与测试 448

10.9.6　真空阀 448

10.10　纯净钢生产技术 449

10.10.1　纯净钢概念及当今水平 449

10.10.2　有害元素去除途径 450

10.10.3　纯净钢冶炼工艺路线 450

参考文献 452

11.1.1　铸钢件热处理的特点 453

11.1.2　铸钢件热处理的主要工艺要素 453

11.1　铸钢件热处理的一般问题 453

第11章 　铸钢件的热处理 453

11.1.3　铸钢件的热处理方式 454

11.1.4　热处理对铸钢件性能的影响 457

11.2　铸钢件的表面热处理和化学热处理 461

11.2.1　铸钢件的表面热处理 461

11.2.2　铸钢件的化学热处理 463

11.3　各种铸钢件的热处理工艺 465

11.3.1　碳钢铸件的热处理 465

11.3.2　中、低合金钢铸件的热处理 465

11.3.3　耐磨钢铸件的热处理 471

11.3.4　耐腐蚀不锈钢铸件的热处理 480

11.3.5　耐热铸钢件的热处理 487

11.3.6　铸造工、模具钢铸件的热处理 488

11.3.7　专业用铸钢件的热处理 495

11.3.8　低温用铸钢件的热处理 499

11.4　铸钢件热处理时常见的缺陷 501

11.5　铸钢件热处理车间常用的加热设备 504

11.5.1　热处理用加热炉的分类 504

11.5.2油炉 505

11.5.3　煤气炉 505

11.5.4　电炉 505

参考文献 510

12.1.1　宏观组织检验 511

第12章 　铸钢件的质量检测 511

12.1　铸钢金相组织的检验 511

12.1.2　微观组织检验 516

12.1.3　断口的检验和分析 528

12.1.4　微区成分分析和相结构分析 534

12.2　铸钢化学成分分析 536

12.2.1　常规化学分析 536

12.2.2　仪器分析技术 540

12.2.3　气体分析 542

12.3　铸钢力学性能测试 543

12.3.1　拉伸试验 543

12.3.2　硬度测试 546

12.3.3　冲击试验 548

12.3.4　弯曲性能测试 550

12.3.5　疲劳性能测定 550

12.3.6　断裂韧度测定 553

12.4　铸钢的特殊性能测定 558

12.4.1　长期高温性能测定 558

12.4.2　耐腐蚀性能的测定 563

12.4.3　耐磨性的测定 565

12.5　铸钢的物理性能测定 569

12.5.1　线胀系数测定 569

12.5.2　热导率的测定 570

12.5.3　电阻率的测定 571

12.5.4　磁学性能的测定 572

12.6　铸钢工艺性能的测定 573

12.6.1　铸造性能测定 573

12.6.2　焊接性能的测定 579

12.6.3　切削性能测定 581

12.6.4　温度的测定 582

12.7　铸钢的无损检测和质量分级 587

12.7.1　射线探伤 587

12.7.2　超声波探伤 588

12.7.3　磁粉探伤 593

12.7.4　渗透探伤 595

12.8　铸钢件的主要缺陷 596

12.8.1 铸钢件的铸造缺陷类别及产生原因 597

12.8.2　铸钢件的冶金缺陷 598

参考文献 599

第13章 　铸钢件购买指南 600

13.1　质量和价值工程 600

13.1.1　质量与质量要求 600

13.1.2　价值工程 601

13.1.3　购买方的价值工程计划 601

13.1.4　购买方与承制方的合作 602

13.2　询价和订货 602

13.2.1　询价和订货前的准备工作 603

13.2.2　与承制方协商的项目 605

13.2.3　有关检验的具体事项 606

13.3　对承制方的质量保证体系考察 606

13.3.1 质量管理和质量保证体系 606

13.3.2　质量认证考察的内容 607

13.4　产品验收 608

附录 609

附录A　铸钢件交货通用技术条件 609

附录B　金属的物理性能 616

附录C　钢中主要元素对钢的熔点和密度的影响 618

附录D　钢的硬度值换算表 619