鋼液註入一定形狀的金屬或耐火材料的型腔中冷凝成的鋼製品。在鑄造組織狀態下,經少量機械加工或不加工(如履帶板,離心鑄管等)直接使用,稱鑄鋼件。
1740年,英國B.亨茨曼發明瞭坩堝煉鋼法,首次煉出可以澆鑄的液體鋼。1845年J.C.菲舍爾用液體鋼鑄造馬蹄鐵在英國取得專利權,開創瞭鑄鋼技術。
鑄鋼中存在疏松、偏析、收縮、氣泡、夾雜、粗晶等缺陷。這些缺陷既不像變形鋼材可在鍛軋加工過程中被焊合或細化,也不能用冷加工強化的方法提高性能。因而它的塑性和韌性要比同鋼種的鍛軋材低一些,部件愈大,差異愈大。但耐磨性、焊接性、被切削性等則與鍛軋材無明顯區別。
鑄鋼按材質分為碳鋼與合金鋼兩類。其中碳鋼占鑄鋼總量的70%,多用於重載荷和動載荷的情況。
碳鋼的化學成分(%)范圍C | Si | Mn | S | P |
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0.2~0.6 | 0.5~0.6 | 0.8~0.9 | 0.01 | 0.01 |
殘留合金元素Ni、Cr、Mo、V等總量不超過1.2%,碳鋼應在熱加工處理(見金屬熱處理)後才能使用,其力學性能依含碳量而定,抗拉強度σb(兆帕)在400~600之間,沖擊韌性ak(焦/厘米2)在20~60之間。
合金鋼按合金元素總量分為低合金鋼(小於5%)和高合金鋼(大於10%)兩類。低合金鋼因其力學性能提高用來代替碳鋼。高合金鋼因其合金元素含量高,金相組織發生瞭根本變化,使鋼具有瞭特殊的使用性能,如具有很高的抗沖擊磨損性能、耐腐蝕性能或耐熱性能等。
由於科技進步,要求一些部件同時具備多種特殊性能,如水輪機轉子和葉片要求同時具備高的耐蝕性和耐磨性,因此,新的鋼種還有待於繼續研究和開發。
鑄鋼所用的冶煉設備依鑄件大小及生產批量而定,使用最多的是感應電爐和電弧爐。生產工藝依據所要求的鑄鋼件的尺寸、精度、表面光滑程度和內部組織可選用相應的金屬鑄造方法。連續鑄鋼因具有獨特的優越性,在冶金工業中已廣泛地用以代替一般的鋼錠模鑄。