硅锰铸钢

铸造硅锰钢是一种常见的中低合金高强度铸钢。由于硅锰铸钢件具有较好的机械性能，因此硅锰铸钢件广泛用于大型机械和运输设备。机械零件中的某些齿轮、车轮、横梁、火车枕梁、侧架、液压机立柱等关键承重部件采用硅锰钢铸件。

硅元素可以对铸钢中的铁素体起到固溶强化作用，从而提高铸钢的屈服强度。在中碳锰钢中，硅元素的分数约为1%。经调质（q+t）热处理后，铸造硅锰钢强度可提高15%-20%，同时保持铸钢件的韧性，不显着降低。如果硅锰比例匹配得当，可以稍微降低硅锰钢热处理过程中晶粒长大的趋势。

铸钢件热处理的三个阶段

铸钢件的热处理包括加热、保温、冷却三个阶段。工艺参数的确定应以---产品和节约成本为目的。

1) 加热

加热是热处理过程中耗能的过程。加热过程的主要技术参数是选择合适的加热方式、加热速度和加料方式。

(1) 加热方式。铸钢件的加热方式主要有辐射加热、盐浴加热和感应加热。加热方式的选择原则是快速均匀、易于控制、、成本低。铸造厂在加热时一般考虑铸件的结构尺寸、化学成分、热处理工艺和要求。

(2) 加热速度。对于一般铸钢件，可以不---加热速度，用炉子的功率加热。采用热炉装料可---缩短加热时间和生产周期。事实上，在快速加热的情况下，铸件表面与型芯之间没有明显的温度滞后现象。加热缓慢会导致生产效率降低，能耗增加，铸件表面氧化脱碳---。但对于一些形状结构复杂、壁厚较大、加热过程中热应力较大的铸件，应控制加热速度。一般可采用低温缓慢加热（600℃以下）或保持中低温，然后在高温地区采用快速加热。

2) 保温

铸钢件奥氏体化的保温温度应根据铸钢的化学成分和要求的性能来选择。保温温度一般略高于相同成分的锻钢件（约20℃）。对于共析钢铸件，应---碳化物能迅速结合到奥氏体中，并---奥氏体能保持细小晶粒。

铸钢件的保温时间应考虑两个因素：一是使铸件表面和型芯的温度均匀，二是---组织的均匀性。因此，保温时间主要取决于铸件的导热系数、断面壁厚和合金元素。一般来说，合金钢铸件比碳钢铸件需要更长的保温时间。铸件壁厚通常是计算保压时间的主要依据。回火处理和时效处理的保温时间，应考虑热处理目的、保温温度和元素扩散速度等因素。

3) 冷却

钢铸件保温后可采用不同速度冷却，以完成金相转变，获得所需的金相组织，达到规定的性能指标。一般来说，提高冷却速度有助于获得---的组织和细化晶粒，从而提高铸件的力学性能。但如果冷却速度过快，则容易在铸件中产生较大的应力。这可能导致结构复杂的铸件变形或开裂。

铸钢件的渗碳

铸钢件的化学热处理是指将铸件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或者几种化学元素渗入表层。化学热处理可以改变铸件表层的化学成分、金相组织和机械性能。常用的化学热处理工艺包括渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗硼以及渗金属等。在对铸件进行化学热处理的时候，应该综合考虑铸件的形状、尺寸、表面状态，以及表面热处理的情况。

渗碳是指将铸件在渗碳介质中加热、保温，然后使碳原子渗入到表层。渗碳的主要目的是为了提高铸件表面的含碳量，同时在铸件中形成一定的碳含量梯度。渗碳钢的含碳量一般为0.1% - 0.25%，以---铸件芯部有足够的韧性和强度。

渗碳层的表面硬度一般为56hrc - 63hrc. 渗碳层的金相组织为细针马氏体 + 少量的残留奥氏体以及均匀分布的粒状碳化物。不允许网状碳化物的存在，并且，残留奥氏体体积分数一般不超过15% - 20%。

渗碳以后的铸件的芯部硬度一般为30hrc - 45hrc. 芯部金相组织应为低碳马氏体或下贝氏体。不允许有块状或者沿晶界析出的铁素体。

在实际生产中，常见的渗碳方法有三种：固体渗碳、液体渗碳和气体渗碳。

?碳钢铸件的热处理

碳钢铸件的热处理

碳钢铸件通常采用的热处理方式有：退火、正火或者正火+回火。经过正火处理的铸钢，其力学性能比退火状态的铸钢稍微高一些。由于组织转变时的过冷度比较大，硬度也会高一些，而且，其切削性能也比较好。

对于含碳量高，并且形状复杂的碳钢铸件，为了消除残留应力和---韧性，可以在正火后进行回火处理。回火温度一般以550℃ - 650℃为宜，然后在空气中冷却。

当含碳量高于0.35%的时候，铸造碳钢件也可以采用调质（淬火+高温回火）处理。小型的碳钢铸件可以有铸态直接进行调质处理；大型或者形状复杂的碳钢铸件则应该在正火后再进行调质处理。