铸造手册 第2卷 铸钢 第3版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-Fe3C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 32

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（ΓOCT） 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）=0.4 4％）铸钢的典型金相组织 86

4.5.4 高碳亚共析（w（C）=0.6 4％）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 美国某公司钴基合金成分对照 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