工藝設(shè)計(jì)也是一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)，內(nèi)澆口位置的確定對(duì)鋼水進(jìn)入型腔是否平穩(wěn)有著很大的影響，設(shè)置不當(dāng)會(huì)造成鋼水紊流容易把氣體卷入造成內(nèi)部的氣孔，使其產(chǎn)生塑性變形以具有一定機(jī)械性能，一定形狀和尺寸鍛件的加工。鍛壓(鍛造與沖壓)的兩大組成部分之一，通過鍛造能金屬在冶煉中產(chǎn)生的鑄態(tài)疏松等缺陷，微觀組織結(jié)構(gòu)，同時(shí)由于保存了完整的金屬流線，鍛件的機(jī)械性能一般優(yōu)于同樣材料的鑄件，相關(guān)機(jī)械中負(fù)載高，工作條件嚴(yán)峻的重要零件。除形狀較簡(jiǎn)單的可用軋制的板材，型材或焊接件外，多采用鍛件，軋制又稱壓延，指的是將金屬錠通過一對(duì)滾輪來為之賦形的，如果壓延時(shí)，金屬的溫度超過其再結(jié)晶溫度，那么這個(gè)被稱為[熱軋。鑄件在凝固和冷卻中，由于收縮受阻，各部位冷卻速度不同以及組織轉(zhuǎn)變引起 體積變化等原因，不可避免的會(huì)在鑄件內(nèi)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。鑄件內(nèi)應(yīng)力會(huì)使鑄件在存放、后 序加工及使用中產(chǎn)生裂紋或變形，鑄件的尺寸精度和使用性能，甚至使鑄件報(bào)廢。缺點(diǎn)及局限性：鑄件尺寸不能太大工藝復(fù)雜鑄件冷卻速度慢。熔模鑄造在所有毛坯成形中，工藝復(fù)雜，鑄件成本也很高，但是如果產(chǎn)品選擇得當(dāng)，零件設(shè)計(jì)合理，高昂的鑄造成本由于切削加工、裝配和節(jié)約金屬材料等方面而補(bǔ)償，則熔模鑄造具有良好的經(jīng)濟(jì)性。3.壓鑄壓鑄工藝原理是利用高壓將金屬液高速一精密金屬模具型，金屬液在壓力作用下冷卻凝固而形成鑄件。壓力鑄造a)合型澆注b)壓射c)開型頂件冷、熱室壓鑄是壓鑄工藝的兩種基本。冷室壓鑄中金屬液由手工或自動(dòng)澆注裝置澆入壓室內(nèi)，然后壓射沖頭前進(jìn)，將金屬液型腔。在熱室壓鑄工藝中，壓室垂直于坩堝內(nèi)，金屬液通過壓室上的進(jìn)料口自動(dòng)流入壓室。壓射沖頭向下運(yùn)。因此，對(duì)于有較大鑄造殘留應(yīng)力的鑄件，尤其是形狀復(fù)雜的大型鑄件，應(yīng)在機(jī)械加工 前進(jìn)行內(nèi)應(yīng)力處理。鑄件在焊補(bǔ)時(shí)也會(huì)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，因此，焊補(bǔ)后的鑄件也應(yīng)進(jìn)行 內(nèi)應(yīng)力處理。鑄件在金屬型內(nèi)收縮量愈大，取出采用困難，而且鑄件易產(chǎn)生大的內(nèi)應(yīng)力和裂紋。通常鑄鐵件的出型溫度700～950℃，開型時(shí)間為澆注后10～60秒。優(yōu)點(diǎn)：與砂型鑄造相比，金屬型鑄造有如下優(yōu)點(diǎn)：復(fù)用性好，可“一型多鑄”，節(jié)省了造型材料和造型工時(shí)。由于金屬型對(duì)鑄件的冷卻能力強(qiáng)，使鑄件的組織致密、機(jī)械性能高。鑄件的尺寸精度高，公差等級(jí)為IT12～I(xiàn)T14；表面粗糙度較低，Ra為6.3m。金屬型鑄造不用砂或用砂少，了勞動(dòng)條件。缺點(diǎn)及局限性：金屬型的制造成本高、周期長(zhǎng)、工藝要求嚴(yán)格，不適用于單件小批量鑄件的生產(chǎn)，主要適用于有色合金鑄件的大批量生產(chǎn)，如飛機(jī)、汽車、內(nèi)燃機(jī)、摩托車等用的鋁、汽缸體、汽缸蓋、油泵殼體及銅合金的軸瓦、軸套。
甘肅ZG25Cr18Ni9Si2鑄鋼件耐磨絞籠常采用的鑄件內(nèi)應(yīng)力處理是自然時(shí)效和人工時(shí)效。自然時(shí)效是將鑄件 平穩(wěn)地放置在空地上，一般放置6-18個(gè)月，好經(jīng)過夏季和冬季。大型鑄鐵件，如床 身，機(jī)架等一般采用這種時(shí)效是由設(shè)計(jì)者決定的，生產(chǎn)方無法改變，但是，對(duì)于園角的大小。壁厚過渡處的處理等，可以與有關(guān)設(shè)計(jì)部門協(xié)商，按照鑄造生產(chǎn)要求作適當(dāng)修改，與鑄鐵件相比，澆注鑄鋼件具有以下的特點(diǎn):澆注溫度高達(dá)1580℃以上，鋼液對(duì)鑄型的熱作用且時(shí)間長(zhǎng),一般采用底注包澆注，金屬液對(duì)鑄型的沖刷力大,鋼液易與造型材料發(fā)生相互作用。使鑄件產(chǎn)生氣孔，粘砂和夾砂等缺陷，因此，對(duì)鑄鋼件濕型砂的要求比鑄鐵件高，鑄鋼件濕型砂的含水量應(yīng)嚴(yán)格控制，一般為4￥--5%，面砂的透氣性應(yīng)大于100，背砂的透氣性應(yīng)在200以上，濕壓強(qiáng)度應(yīng)大于55千帕。鑄型的表面硬度應(yīng)在80-90.手工造型時(shí)型砂的緊實(shí)率控制在50%--55%，砂型鑄造是制造其零件。。自然時(shí)效鑄件尺寸的效果比人工時(shí)效好，但周 期長(zhǎng)，因此中小鑄件、甚至大鑄件通常都采用人工時(shí)效來內(nèi)應(yīng)力。人工時(shí)效通 常指對(duì)鑄件進(jìn)行內(nèi)應(yīng)力回火，即將鑄件加熱到塑性變形溫度范圍保持一段時(shí)間，使 鑄件各部位溫度均勻化，從而釋放鑄件內(nèi)應(yīng)力，使鑄件尺寸趨于，然后使鑄件在爐內(nèi) 冷卻到彈性變形溫度范圍后出爐空冷。此外，振動(dòng)時(shí)效作為一種鑄件內(nèi)應(yīng)力的 新工藝，由于其能耗和處理成本較低，且在內(nèi)應(yīng)力及保證鑄件尺寸性方面效果 顯著，也越來越受到。鑄件的內(nèi)腔既可用金屬芯、也可用砂芯。金屬型的結(jié)構(gòu)有多種，如水平分型、重直分型及復(fù)合分型。其中垂直分型便于開設(shè)內(nèi)澆口和取出鑄件；水平分型多用來生產(chǎn)薄壁輪狀鑄件；復(fù)合分型的上半型是由垂直分型的兩半型采用鉸鏈連結(jié)而成，下半型為固定不動(dòng)的水平底板，主要應(yīng)用于較復(fù)雜鑄件的鑄造。金屬型鑄造型的工藝特點(diǎn)：金屬型的導(dǎo)熱速度快和無退讓性，使鑄件易產(chǎn)生澆不足、冷隔、裂紋及白口等缺陷。此外，金屬型反復(fù)經(jīng)受金屬液的沖刷，會(huì)使用壽命，為此應(yīng)采用以下工藝措施。預(yù)熱金屬型：澆注前預(yù)熱金屬型，可減緩鑄型的冷卻能力，有利于金屬液的充型及鑄鐵的石墨化。生產(chǎn)鑄鐵件，金屬型預(yù)熱至250～350℃；生產(chǎn)有色金屬件預(yù)熱至100～250。
為使樹脂砂，尤其呋喃樹脂砂避免或熱裂，可采取以下幾個(gè)方面的措施:合金方面(1)控制鑄件的含硫量。宜在0.03%以下，并且避免鑄件中出現(xiàn)Ⅱ型硫化物，(鑄鋼件中的硫化物呈三種形態(tài)，即Ⅰ型，Ⅱ型和Ⅲ型，其中Ⅱ型的硫化物沿晶界分布，呈斷續(xù)狀，容易引起鑄件熱裂，)通過錳硫比來改變硫的分布型態(tài)，(2)對(duì)于碳鋼件。應(yīng)使S+P≤0.07%，因?yàn)榱蚺c磷的疊加作用，使熱裂傾向性，(3)用A1脫氧時(shí)，應(yīng)將鋁的殘留量A1殘留控制≤0.1%,過高的A1殘量，有利于形成A12S3，甚至可能形成A1N，使鋼的斷口呈現(xiàn)[巖石狀"。大大鑄鋼件的抗熱裂能力，(4)使鋼的晶粒能細(xì)化，如在鋼液中加入稀土和硅鈣，因?yàn)樵诓僮饕?guī)程中已經(jīng)對(duì)那些基本的操作做出了詳細(xì)的規(guī)定及實(shí)施方。白口鑄鐵件內(nèi)應(yīng)力退火合金元素含量高的高合金白口鑄鐵，尤其是高硅鑄鐵和高鉻鑄鐵，由于熱導(dǎo)率低和 線收縮率大，鑄件在凝固冷卻后有較大的殘留應(yīng)力，如不及時(shí)退火予以，極易在放 置、運(yùn)輸、加工和使用中自行開裂，所以必須進(jìn)行人工時(shí)效。鑄造的定義：是將金屬澆鑄到與零件形狀相適應(yīng)的鑄造空腔中，待其冷卻凝固后，具有一定形狀、尺寸和性能金屬零件毛坯的成型。常見的鑄造有砂型鑄造和精密鑄造，詳細(xì)的分類如下表所示。砂型鑄造：砂型鑄造——在砂型中生產(chǎn)鑄件的鑄造。鋼、鐵和大多數(shù)有色合金鑄件都可用砂型鑄造。由于砂型鑄造所用的造型材料價(jià)廉易得，鑄型制造簡(jiǎn)便，對(duì)鑄件的單件生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和大量生產(chǎn)均能適應(yīng)，長(zhǎng)期以來，一直是鑄造生產(chǎn)中的基本工藝。精密鑄造：精密鑄造是用精密的造型鑄件工藝的總稱。它的產(chǎn)品精密、復(fù)雜、接近于零件后形狀，可不加工或很少加工就直接使用，是一種近凈形成形的先進(jìn)工藝。常用的鑄造及其優(yōu)缺點(diǎn)1.普通砂型鑄造制造砂型的基本原材料是鑄造砂和型砂粘結(jié)。
含氫量過高；爐料中帶入的鉻等白口形成元素過多；元素偏析嚴(yán)重；防止：控制化學(xué)成分、碳、硅含量不宜過高；爐襯、包襯要烘干；型砂水分不宜過高；加強(qiáng)爐料，帶入白口化元素。圖15坡口檢查焊接前預(yù)熱規(guī)范要求碳鋼和碳錳鋼鑄鋼件應(yīng)根據(jù)其化學(xué)成分，缺陷的大小和位置進(jìn)行預(yù)熱，如果擬補(bǔ)焊的是重大缺陷，則在補(bǔ)焊前，鑄鋼件應(yīng)進(jìn)行細(xì)化晶粒處理，本次焊補(bǔ)屬于重大缺陷焊補(bǔ)，焊補(bǔ)前對(duì)缺陷部位進(jìn)行局部火焰預(yù)熱4h后。在坡口附近70mm范圍內(nèi)測(cè)溫，150-200℃開始焊接，焊材規(guī)格鑄鋼件缺陷的焊補(bǔ)應(yīng)采用經(jīng)認(rèn)可的低氫型焊接材料，其焊縫的熔敷金屬應(yīng)具有不低于鑄鋼件母材規(guī)定的力學(xué)性能，在實(shí)際操作時(shí)，應(yīng)按照焊接工藝評(píng)定WPS進(jìn)行選。高合金白口鑄鐵的人工時(shí)效工藝，一般是以20-100℃/h 的加熱速度使鑄件升溫到800-900℃，保溫一段時(shí)間后以20-50℃ 的冷卻速度隨爐冷卻到100-150℃以下出爐。形狀復(fù)雜和導(dǎo)熱性極差的鑄件，加熱速度和冷卻速度取下限；一般鑄件的加熱 速度和冷卻速度取上限。保溫時(shí)間t=δ/25（h），式中δ為鑄件厚度（mm）。
以下是實(shí)際生產(chǎn)中采用的高硅耐酸鑄鐵件和高鉻鑄鐵件的人工時(shí)效規(guī)范。圖6型芯撐未熔合產(chǎn)生的裂紋圖7夾渣圖8縮松夾渣的產(chǎn)生原因?yàn)殍T件凝固中鋼水中的非金屬夾雜物上浮至鑄件上表面所致，縮松是后凝固部分的殘留金屬由于溫度梯度小而同時(shí)凝固。晶粒之間和枝晶之間形成的通道使外部金屬很難通過，而無法給予補(bǔ)縮的結(jié)果，圖9夾砂/砂眼圖10氣孔夾砂/砂眼:型腔未清理干凈或者造型緊實(shí)度不夠，澆注中鋼水沖刷型腔所致，氣孔:型腔/型芯產(chǎn)生的氣體或鋼水中的氣體沒有在鑄件凝固前去所致?！魭於姹坭T鋼件的無損探傷掛舵臂鑄鋼件在使用中主要受到彎曲應(yīng)力的作用，高應(yīng)力區(qū)域主要出現(xiàn)在外表面和近表面區(qū)域，故產(chǎn)品表層區(qū)域的缺陷對(duì)其安全性能影響，也有其明顯的缺點(diǎn)，與粘土砂相比，產(chǎn)生粉塵污染較。
常用的鑄造砂是硅質(zhì)砂，硅砂的高溫性能不能使用要求時(shí)則使用鋯英砂、鉻鐵礦砂、剛玉砂等特種砂。應(yīng)用廣的型砂粘結(jié)劑是粘土，也可采用各種干性油或半干性油、水溶性硅酸鹽或鹽和各種合成樹脂作型砂粘結(jié)劑。砂型鑄造中所用的外砂型按型砂所用的粘結(jié)劑及其建立強(qiáng)度的不同分為粘土濕砂型、粘土干砂型和化學(xué)硬化砂型3種。砂型鑄造用的是和簡(jiǎn)單類型的鑄件已延用幾個(gè)世紀(jì).砂型鑄造是用來制造大型部件，如灰鑄鐵，球墨鑄鐵,不銹鋼和其它類型鋼材等工序的砂型鑄造。其中主要步驟包括繪畫，模具，制芯，造型，熔化及澆注，清潔等。工藝參數(shù)的選擇加工余量：所謂加工余量，就是鑄件上需要切削加工的表面，應(yīng)預(yù)先留出一定的加工余量，其大小取決于鑄造合金的種類、造型、鑄件大小及加工面在鑄型中的位置等諸多因。高硅鑄鐵件（ω（C）=0.3%-0.8% , ω（Si）=14.5%、ω（Mn）=0.3%-0.8%、ω（S）≤0.07%、ω（P）≤0.1%）。簡(jiǎn)單的中、小鑄件以100℃/h 的加熱速度升溫至 850℃-900℃，保溫1-2h后以30-50℃/h 的冷卻速度隨爐冷卻；形狀較復(fù)雜的鑄件，應(yīng)在凝固后冷卻至700℃左右時(shí)即出型送入已預(yù)熱到該溫度的退火爐中，然后升溫至780-850℃，保溫2-4h后以30-50℃/h 的冷卻速度隨爐冷卻。所以說在大型鑄件的生產(chǎn)中低溫澆注是必須要遵循的一個(gè)原則。大包澆小件的缺點(diǎn)，許多薄壁小鑄件如果澆注速度過快極易形成卷入性氣孔，由于沒有時(shí)間從鋼水中就凝固了，像一些氣缸類鑄件出現(xiàn)的氣孔就屬于這種情況，它們是承壓鑄件要經(jīng)過探傷檢驗(yàn)，這些缺陷的修復(fù)是非常有難度的。經(jīng)常就會(huì)造成鑄件報(bào)廢的情況，是一個(gè)比較棘手的問題，大件澆注碰爐翻包后的時(shí)間也對(duì)鑄件氣孔的產(chǎn)生有一定的影響，小包鋼水翻入大包時(shí)卷入的氣體如果沒有足夠的時(shí)間讓它浮出來就澆入鑄件時(shí)又是一個(gè)卷入的，這也是許多大鑄件加工后出現(xiàn)氣孔的原因。只要生產(chǎn)組織充分考慮的這些影響鑄件的因素，經(jīng)過綜合評(píng)估，本次焊補(bǔ)采用局部火焰加熱去除應(yīng)力，焊道處加熱至560℃后保溫時(shí)間≥6。
煤粉在型砂中的作用和應(yīng)用鑄鐵件濕型砂里常加入一定量的煤粉。故有人稱這種型砂為煤粉砂，加入煤粉主要是為了鑄鐵件的表面，防止鑄件產(chǎn)生粘砂，夾砂等缺陷，其作用原理目前有以下幾種看法:1.煤粉受熱產(chǎn)生大量的還原性氣體，防止鐵液被氧化，或防止金屬氧化物與造型材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。2.煤粉在高溫液態(tài)金屬熱作用下產(chǎn)生大量的氣體，使金屬液與鑄型材料之間和囪?？紫吨械臍怏w壓力猛增，有效地防止液態(tài)金屬的滲入，3.煤粉受熱軟化，結(jié)焦變成膠質(zhì)體，堵塞或砂粒的孔隙，使液態(tài)金屬難以滲入。4.煤粉中的揮發(fā)分在400℃以上的還原性下裂解成光亮碳，它是一種微晶碳或不定型石墨，不被鐵液及其他氧化物，就會(huì)形成熱。高鉻鑄鐵件（ω（C）=0.5%-1.0% , ω（Si）=0.5%-1.3%、ω（Mn）=0.5%-0.8%、ω（Cr）=26%-30%、ω（S）≤0.08%、ω（P）≤0.1%）或ω（C）=1.5%-2.2% , ω（Si）=1.3%-1.7%、ω（Mn）=0.5%-0.8%、ω（Cr）=32%-36%、ω（S）≤0.1%、ω（P）≤0.1%）,將鑄件加熱至820-850℃鑄件溫度在500℃ 以下時(shí)加熱速度為20℃/h，鑄件溫度在500℃以上時(shí)加熱速度為50℃/h保溫，保溫時(shí)間 保溫時(shí)間t=δ/25（h），式中δ為鑄件厚度（mm），然后以25-40℃/h的冷卻速度隨爐冷卻至100-150℃出爐空冷。故可適用于各種不同鑄型(如金屬型、砂型等)，鑄造各種合金及各種大小的鑄件；采用底注式充型，金屬液充型平穩(wěn)，無現(xiàn)象，可避免卷入氣體及對(duì)型壁和型芯的沖刷，鑄件的氣孔、夾渣等缺陷少，了鑄件的合格率；鑄件在壓力下結(jié)晶，鑄件組織致密、輪廓清晰、表面光潔，力學(xué)性能較高，對(duì)于大薄壁件的鑄造尤為有利；省去補(bǔ)縮冒口，金屬利用率到90%～98%；勞動(dòng)強(qiáng)度低，勞動(dòng)條件好，設(shè)備簡(jiǎn)易，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。缺點(diǎn)及局限性：升液管壽命短，且在保溫中金屬液易氧化和產(chǎn)生夾渣。主要用來鑄造一些要求高的鋁合金和鎂合金鑄件，如氣缸體、缸蓋、曲軸箱和高速內(nèi)燃機(jī)的鋁等薄壁件。6.離心鑄造離心鑄造是將金屬液澆入的鑄型。
甘肅ZG25Cr18Ni9Si2鑄鋼件耐磨絞籠 防止：爐料要妥善，表面要清潔；爐缸、前爐、出鐵口、出鐵槽、澆包必須烘干；澆注溫度；不使用鋁量過高的廢鋼；適當(dāng)型砂的水分、控制煤粉加入量，扎通氣孔等。13.縮松、疏松分散、的縮孔，帶有樹枝關(guān)結(jié)晶的稱縮松，比縮松更的稱疏松。常出現(xiàn)在熱世部位。產(chǎn)生原因：鐵水中碳、硅含量過低，收縮大；澆注速度太快、澆注溫度過高，使得液態(tài)收縮大；澆注、冒口設(shè)計(jì)不當(dāng)，無法實(shí)現(xiàn)順序凝固；冒口太小，補(bǔ)縮不充分。防止：控制鐵水的化學(xué)成分在規(guī)定范圍內(nèi)；澆注速度和澆注溫度；改進(jìn)澆冒口，利用順序凝固；加大冒口體積，保證充分補(bǔ)縮。14.反白口鑄件斷口內(nèi)部出現(xiàn)白口組織，邊緣部分出現(xiàn)灰口。產(chǎn)生原因：碳、硅含量較高的鐵。球墨鑄鐵件內(nèi)應(yīng)力時(shí)效處理球墨鑄鐵彈性模量較高且對(duì)凝固冷卻速度非常，其鑄件內(nèi)應(yīng)力一般比灰鑄鐵件高1-2倍，與白口鑄鐵相近。因此，對(duì)形狀復(fù)雜、壁厚差較大的球墨鑄鐵件，即使無特殊 的熱處理要求，一般也應(yīng)進(jìn)行內(nèi)應(yīng)力的低溫時(shí)效處理。球墨鑄鐵件的應(yīng)力傾向 比灰鑄鐵小，且與其基體組織有關(guān)，其低溫時(shí)效回火的工藝要點(diǎn)是：將鑄件加熱到Ac1以 下溫度保溫一段時(shí)間后隨爐冷卻到彈性溫度范圍，于200-250℃出爐空冷。但目前 國(guó)內(nèi)鑄造廠家多采用鑄態(tài)球墨鑄鐵工藝生產(chǎn)球墨鑄鐵件，對(duì)這類球墨鑄鐵件一般不需要 進(jìn)行內(nèi)應(yīng)力的低溫時(shí)效回火處理。市場(chǎng)上的需求，國(guó)內(nèi)制造業(yè)產(chǎn)能過剩的情況越發(fā)凸顯出來，市場(chǎng)上僅有的一些訂貨除了價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)激烈到白刃，對(duì)于產(chǎn)品的要求也是更加嚴(yán)格，像鑄鋼件的氣孔問題在過去不算什么大的問題，而現(xiàn)在卻經(jīng)常會(huì)造成產(chǎn)品報(bào)費(fèi)的嚴(yán)重后果。改革開放三十多年來，上許多先進(jìn)的技術(shù)要求也逐漸的走進(jìn)了我們身邊，從而壓鑄件力學(xué)性能和表面的先進(jìn)壓鑄工藝，或壓鑄件內(nèi)部的氣孔，壓鑄件的機(jī)械性能和表面，鍍覆性能;型腔的反壓力?？墒褂幂^低的比壓及鑄造性能較差的合金，有可能用小機(jī)器壓鑄較大的鑄件;了充填條件，可壓鑄較薄的鑄件;模具密封結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造及安裝較困難，因而成本較高;真空壓鑄法如控制不當(dāng)，效果就不是很顯。
