铸造手册 第2卷 铸钢(第4版)

第4版前言

第3版前言

第2版前言

第1版前言

本书主要符号表

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1

1.1.220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5

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8

1.3.8船舶8

1.3.9农用机具8

参考文献9

第2章基本知识10

2.1钢的金相和热处理基础10

2.1.1Fe-Fe3C相图10

2.1.2Fe-Fe3C系合金的分类12

2.1.3碳钢的铸态组织12

2.1.4碳钢在加热过程中的组织转变13

2.1.5碳钢在冷却过程中的组织转变14

2.1.6碳对碳钢显微组织和性能的影响15

2.2钢的合金化基本知识17

2.2.1合金元素在钢中存在的形态17

2.2.2合金元素对相图的影响18

2.2.3合金元素对等温转变曲线的影响21

2.2.4合金元素对连续冷却转变曲线的

影响21

2.2.5合金元素对钢的组织及性能的

影响23

2.2.6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29

2.3.1钢中常见杂质元素的影响29

2.3.2钢中非金属夹杂物的影响32

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36

2.4.1电弧炉炼钢的特点36

2.4.2电弧炉炼钢中的炉渣36

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46

2.5感应电炉炼钢基本知识47

2.5.1无心感应电炉炼钢原理47

2.5.2感应电炉炼钢的优缺点47

2.5.3真空感应电炉炼钢48

2.6炉外精炼基本知识52

2.6.1炉外精炼的重要作用52

2.6.2炉外精炼技术的发展52

2.6.3炉外精炼的特点和方法53

2.6.4炉外精炼的基本原理53

2.6.5炉外精炼技术在铸钢生产中的

应用56

2.6.6纯净钢精炼技术57

2.6.7炉外精炼技术发展趋势59

参考文献59

第3章铸钢的分类及牌号表示方法60

3.1铸钢的分类60

3.2我国铸钢牌号的表示方法60

3.3某些国家铸钢牌号的表示方法61

3.3.1国际标准61

3.3.2欧洲标准61

3.3.3德国标准62

3.3.4美国标准63

3.3.5英国标准63

3.3.6法国标准64

3.3.7日本标准64

3.3.8俄罗斯标准64

3.4各国铸钢牌号表示方法对照64

参考文献67

第4章一般工程与结构用铸造碳钢和

高强度铸钢68

4.1铸造碳钢68

4.1.1一般工程用铸造碳钢68

4.1.2特殊情况下的处理方法73

4.2一般工程与结构用高强度铸钢76

4.2.1国际标准76

4.2.2美国标准76

4.2.3其他国家的有关标准76

4.3焊接结构用铸钢77

4.3.1国际标准77

4.3.2我国标准77

4.3.3日本标准78

4.3.4美国标准78

4.3.5德国标准78

4.4碳钢的物理性能和铸造性能80

4.4.1物理性能80

4.4.2铸造性能85

4.5碳钢的典型金相组织88

4.5.1铸态组织89

4.5.2低碳铸钢的典型金相组织90

4.5.3中碳铸钢的典型金相组织91

4.5.4高碳亚共析铸钢的典型金相组织93

4.5.5高碳过共析铸钢的典型金相组织95

4.5.6铸造碳钢的断面效应95

参考文献96

第5章铸造中、低合金钢97

5.1低合金铸钢97

5.1.1国家标准低合金铸钢97

5.1.2行业标准低合金铸钢98

5.2我国的中、低合金高强度铸钢101

5.2.1铸造锰钢101

5.2.2铸造硅锰钢102

5.2.3铸造锰钼钢103

5.2.4铸造硅锰钼钢103

5.2.5铸造锰钼钒钢与铸造硅锰钼钒钢103

5.2.6铸造锰钼钒铜钢104

5.2.7铸造铬钢104

5.2.8铬钼铸钢105

5.2.9铬锰硅铸钢106

5.2.10铬锰钼铸钢106

5.2.11铬钼钒铸钢107

5.2.12铬铜铸钢107

5.2.13钼铸钢108

5.2.14铬镍钼铸钢108

5.2.15铜铸钢109

5.3微量合金化铸钢109

5.3.1钒、铌系微量合金化铸钢109

5.3.2硼系微量合金化铸钢115

5.3.3稀土铸钢115

5.4国外的中、低合金铸钢116

5.4.1欧洲中、低合金铸钢116

5.4.2美国中、低合金铸钢121

5.4.3日本低合金铸钢126

5.4.4德国低合金高强度铸钢128

5.4.5俄罗斯合金铸钢133

5.4.6法国工程与结构用铸钢133

5.4.7英国工程与结构用铸钢138

5.4.8瑞典非合金和合金铸钢138

5.4.9美国某公司典型低合金钢140

5.5低合金高强度铸钢的典型金相组织149

5.5.1w(Mn)=1.5％的铸钢149

5.5.2w(Mo)=0.5%的铸钢150

5.5.3铬钼钒铸钢150

5.5.4铬铸钢152

5.5.5铬钼铸钢152

5.5.6铬镍钼铸钢156

5.5.7镍铸钢156

参考文献157

第6章铸造不锈钢与耐热钢158

6.1工程与结构用中、高强度马氏体型

不锈钢158

6.1.1工程与结构用中、高强度马氏体型

不锈钢的有关标准158

6.1.2w(Cr)=13％、w(Ni)=4％左右的

铸钢169

6.1.3沉淀硬化型不锈钢175

6.2耐蚀铸造不锈钢及镍基铸造合金178

6.2.1耐蚀不锈钢的品种178

6.2.2耐蚀不锈钢的化学成分和力学、

物理性能180

6.2.3耐蚀不锈钢的有关标准181

6.2.4耐蚀不锈钢的物理性能215

6.2.5耐蚀不锈钢的典型金相组织224

6.2.6耐蚀镍基合金226

6.3铸造耐热钢238

6.3.1耐热钢的分类238

6.3.2铸造耐热钢的有关标准238

6.3.3耐热钢铸件的耐热性能258

6.3.4高合金耐热钢和耐蚀钢的焊接性260

6.3.5耐热钢铸件的典型金相组织260

参考文献262

·ⅩⅦ·第7章铸造耐磨钢263

7.1耐磨奥氏体锰钢263

7.1.1Mn13系列耐磨高锰钢263

7.1.2耐磨中锰钢275

7.1.3Mn18系列耐磨高锰钢275

7.2其他耐磨高合金钢275

7.3耐磨中合金钢276

7.4耐磨低合金钢277

7.4.1水淬热处理低合金马氏体耐磨钢278

7.4.2油淬、空淬热处理低合金马氏体

耐磨钢279

7.4.3等温淬火低合金贝氏体耐磨钢280

7.4.4正火热处理低合金珠光体耐磨钢280

7.5耐磨碳钢281

7.6铸造石墨钢281

7.7陶瓷增硬（强）耐磨钢基复合材料282

参考文献283

第8章铸造特殊用钢及专业用钢284

8.1低温用铸钢284

8.1.1我国低温用铸钢284

8.1.2美国低温用铸钢284

8.1.3日本低温高压用铸钢287

8.1.4俄罗斯低温耐磨铸钢287

8.1.5法国低温用铸钢289

8.2铸造工具钢290

8.2.1美国铸造工具钢290

8.2.2美国某公司铸造工具钢290

8.3承压铸钢290

8.3.1我国承压铸钢290

8.3.2国际承压铸钢297

8.3.3美国承压铸钢302

8.3.4英国承压铸钢311

8.3.5日本承压铸钢314

8.3.6法国承压铸钢315

8.4精密铸造用铸钢及合金318

8.4.1英国精密铸造碳钢和低合金铸钢318

8.4.2美国精密铸造用铸钢及其合金318

8.4.3美国某公司钴基合金318

8.4.4德国医疗器械用铸造不锈钢318

8.4.5我国精密铸造用铸钢318

8.4.6国际精密铸造用铸钢318

8.5离心铸造铸钢管325

8.5.1美国离心铸钢管325

8.5.2日本离心铸造用铸钢管329

8.5.3国际离心铸钢及其合金330

8.6专业铸造用钢331

8.6.1重型与矿山机器用铸钢331

8.6.2水轮机用铸钢331

8.6.3汽轮机用铸钢331

8.6.4机车车辆用铸钢331

8.6.5常用铸钢轧辊用钢331

8.6.6无磁及电工用铸钢331

参考文献339

第9章铸造用钢的熔炼340

9.1炼钢用原材料340

9.1.1金属材料340

9.1.2造渣材料、氧化剂和增碳剂362

9.1.3耐火材料364

9.1.4其他材料382

9.2普通功率炼钢电弧炉的构造及主要技术

性能386

9.3碱性电弧炉氧化法炼钢工艺389

9.3.1修补炉衬、配料及装料389

9.3.2熔化期的技术措施391

9.3.3氧化期的技术要求及过程控制392

9.3.4还原期的技术要求及过程控制396

9.3.5冶炼过程中对钢液温度的控制398

9.3.6出钢的技术要求399

9.3.7碳钢氧化法冶炼工艺399

9.3.8低合金钢氧化法冶炼工艺399

9.3.9高合金钢氧化法冶炼工艺403

9.3.10初炼钢液的冶炼工艺407

9.4碱性电弧炉返回法炼钢工艺408

9.4.1返回法炼钢的工艺要点408

9.4.2高合金钢返回法冶炼工艺410

9.5碱性电弧炉不氧化法炼钢工艺412

9.5.1不氧化法炼钢的工艺要点412

9.5.2高合金钢不氧化法冶炼工艺414

9.6酸性电弧炉炼钢工艺416

9.6.1酸性电弧炉炼钢工艺特点416

9.6.2补炉、配料及装料416

9.6.3氧化法冶炼工艺416

9.6.4不氧化法冶炼工艺418

9.6.5硅还原法冶炼工艺418

9.7电弧炉炼钢的合理供电制度419

9.7.1电弧炉的主要电路及电气装置419

9.7.2合理的供电制度419

9.8超高功率电弧炉炼钢技术与节能技术421

9.8.1高阻抗技术421

9.8.2泡沫渣技术422

9.8.3水冷炉壁和水冷炉盖技术423

9.8.4无渣出钢技术424

9.8.5废钢预热技术424

9.8.6氧-燃烧嘴助熔技术425

9.8.7底吹气体搅拌技术426

9.9直流电弧炉设备简介及特点427

9.9.1直流电弧炉的发展概况427

9.9.2直流电弧炉的特点427

9.9.3直流电弧炉的类型及冶炼工艺

特点428

9.9.4电炉炼钢智能化430

9.10感应电炉炼钢设备简介及工艺431

9.10.1炼钢用感应电炉的主要技术

性能431

9.10.2感应电炉炼钢工艺432

9.11真空感应炉设备及工艺438

9.11.1真空感应炉现状438

9.11.2真空感应炉设备简介438

9.11.3真空感应炉炼钢工艺439

9.12钢的浇注442

9.12.1盛钢桶的形式与规格442

9.12.2盛钢桶的准备442

9.12.3钢液在盛钢桶中的镇静443

9.12.4铸钢件的浇注温度和浇注速度443

9.12.5保护浇注445

9.12.6浇注操作工艺要点445

参考文献445

·ⅩⅧ·第10章铸造用钢的炉外精炼446

10.1概述446

10.1.1炉外精炼的任务446

10.1.2炉外精炼的主要优点446

10.1.3炉外精炼的基本功能446

10.2炉外精炼工艺的种类及其特点448

10.3钢液滴流真空除气法452

10.3.1钢包除气法452

10.3.2倒包除气法452

10.3.3出钢除气法453

10.4钢包精炼法453

10.4.1LF(V)钢包精炼法453

10.4.2ASEA-SKF钢包精炼法458

10.4.3真空电弧加热除气法462

10.5氩氧脱碳和真空氧脱碳精炼法463

10.5.1AOD法工艺及设备463

10.5.2VOD法工艺及设备470

10.6真空提升除气法和真空循环除气法478

10.6.1概况478

10.6.2真空提升除气法478

10.6.3真空循环除气法479

10.7电渣重熔485

10.7.1概述485

10.7.2主要过程485

10.7.3冶金反应486

10.7.4电渣重熔用渣系486

10.7.5电渣重熔工艺487

10.7.6电渣重熔设备488

10.7.7电渣重熔新发展488

10.8其他炉外精炼方法488

10.8.1钢包喷粉精炼法488

10.8.2钢包吹氩法490

10.8.3钢包喂线法492

10.9炉外精炼用原材料494

10.9.1耐火材料494

10.9.2电极501

10.9.3辅助材料501

10.9.4惰性气体502

10.10纯净钢生产技术502

10.10.1纯净钢概念及当今水平502

10.10.2有害元素去除途径503

10.10.3纯净钢冶炼工艺路线503

参考文献504

第11章铸钢件的热处理505

11.1铸钢件热处理的一般问题505

11.1.1铸钢件热处理的特点505

11.1.2铸钢件热处理的主要工艺要素505

11.1.3铸钢件的热处理方式506

11.1.4热处理对铸钢件性能的影响512

11.2铸钢件的表面淬火处理和化学热

处理515

11.2.1铸钢件的表面淬火处理515

11.2.2铸钢件的化学热处理519

11.3各种铸钢件的热处理工艺522

11.3.1碳钢铸件的热处理522

11.3.2中、低合金钢铸件的热处理524

11.3.3耐磨铸钢件的热处理528

11.3.4耐蚀不锈钢铸件的热处理535

11.3.5耐热铸钢件的热处理542

11.3.6工、模具钢铸件的热处理544

11.3.7专业用铸钢件的热处理547

11.3.8低温用铸钢件的热处理553

11.3.9大型铸钢件的热处理554

11.4铸钢件热处理时常见的缺陷556

11.5铸钢件热处理车间常用的加热设备558

11.5.1热处理用加热炉的分类558

11.5.2油炉559

11.5.3煤气炉560

11.5.4电阻炉560

11.6铸钢热处理节能简介566

11.6.1热处理节能的基本策略566

11.6.2热处理节能相关名词及技术经济

指标566

11.6.3热处理节能方法简介566

11.7铸钢热处理生产的环境污染及防治568

参考文献569

第12章铸钢件的质量检测570

12.1铸钢金相组织的检验570

12.1.1宏观组织检验570

12.1.2微观组织检验573

12.1.3断口的检验和分析582

12.1.4微区成分分析和相结构分析586

12.2铸钢化学成分分析588

12.2.1化学分析588

12.2.2仪器分析技术593

12.2.3气体分析597

12.3铸钢力学性能试验598

12.3.1试块598

12.3.2拉伸试验599

12.3.3硬度试验600

12.3.4冲击试验602

12.3.5弯曲试验604

12.3.6疲劳性能试验604

12.3.7断裂韧度试验606

12.4铸钢的特殊性能测定609

12.4.1铸钢的长期高温性能测定609

12.4.2铸钢耐蚀性的测定613

12.4.3铸钢耐磨性的测定614

12.5铸钢的物理性能测定617

12.5.1密度的测定617

12.5.2弹性模量的测定618

12.5.3比热容的测定618

12.5.4线胀系数的测定619

12.5.5热导率的测定620

12.5.6电阻率的测定621

12.5.7磁学性能的测定622

12.5.8热分析法623

12.6铸钢工艺性能的测定625

12.6.1铸造性能的测定625

12.6.2焊接性能的测定630

12.6.3切削性能的测定631

12.6.4温度的测定632

12.7铸钢的无损检测和质量分级636

12.7.1射线检测636

12.7.2超声检测639

12.7.3磁粉检测643

12.7.4渗透检测646

12.7.5无损检测新技术648

12.8铸钢件的主要缺陷652

12.8.1铸钢件常见缺陷的特征、形成原因及

预防方法653

12.8.2铸钢件的铸造缺陷655

12.8.3铸钢件的冶金缺陷655

参考文献657

附录658

附录A铸钢件交货通用技术条件658

附录B金属的物理性能660

附录C钢中主要元素对钢的熔点和密度的

影响662

附录D钢的硬度值换算表663

附录E元素周期表668