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碳素铸钢 |
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碳素铸钢(carbon cast steel)
铸造成形用碳素钢。它广泛应用于矿山机械、冶金机械、机车车辆、船舶、水压机、水轮机等大型钢制零件和其他形状复杂的钢制零件。
碳是影响碳素铸钢力学性能的主要元素。随着碳含量增加，碳素铸钢的屈服点和抗拉强度均升高，且抗拉强度比屈服点上升得更多。另外，随着碳含量增加，碳素铸钢的塑性和韧性降低。当碳素铸钢中碳含量超过0.45％时，屈服点升高很少，而塑性和韧性却显著降低。随着碳含量增加，碳素铸钢的凝固温度降低，钢水的流动性和铸造性能变好。
碳素铸钢件在铸型中的冷却速度一般都较慢，所以组织特点是晶粒粗大且不均匀。碳素铸钢件尺寸一般较大，且不需锻压加工，所以碳素铸钢件偏析较明显，较普遍地存在树枝状、柱状、网状组织和魏氏组织。碳素铸钢件的内应力较大，力学性能较差，特别是断面收缩率和冲击韧性低。但是因为碳素铸钢件成形方法简单，加工方便，所以碳素铸钢的用途十分广泛。
碳素铸钢与铸铁相比，其铸造性能较差。碳素铸钢的凝固点较高、流动性较差、凝固收缩大、吸气性较大，所以容易形成气孔、夹渣、缩孔、疏松、热裂、冷裂和冷隔。为了改善流动性可采用较高的浇铸温度，为了补偿凝固收缩要用较大的浇铸冒口。
碳素铸钢件由于铸态塑性和韧性低，不宜直接使用。为了改善碳素铸钢件的性能常须进行热处理，以细化晶粒、消除魏氏组织和铸造应力，提高力学性能。形状较复杂，容易引起变形、开裂的碳素铸钢件要进行退火；形状较简单，壁厚不太大的碳素铸钢件要进行正火；尺寸较大的碳素铸钢件一般采用正火后回火处理；形状简单而要求较高力学性能的碳素铸钢件要进行调质处理。调质处理前一般进行退火或正火，有的采用铸态直接调质。后者工艺简单，生产周期短，成本低。热处理加热时，尺寸较大或形状复杂的碳素铸钢件升温速度不宜过快，不然碳素铸钢件容易引起变形或开裂。大型碳素铸钢件的升温速度一般限制在50～100℃／h，小型的可以控制在100～200℃／h。碳素铸钢件的退火和正火温度要比相应牌号的碳素钢热加工件适当高一些，保温时间要适当长一一些，以保证成分和组织均匀。
按中国国家标准GB11352-89，一般工程用碳素铸钢件分为5个牌号，其中ZG200-400主要用于制作各种机座、变速箱壳等；ZG230-450用于制作轴承盖、各种外壳、阀体等；ZG270-500用于制作轧钢机饥架、轴承座等；ZG310-570用于制作辊子、缸体、大齿轮等；ZG340一640主要用于制作齿轮、棘轮、叉头等。
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