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℃，開型時間為澆注后10～60秒。優(yōu)點：與砂型鑄造相比，金屬型鑄造有如下優(yōu)點：復(fù)用性好，可“一型多鑄”，節(jié)省了造型材料和造型工時。由于金屬型對鑄件的冷卻能力強，使鑄件的組織致密、機械性能高。鑄件的尺寸精度高，公差等級為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，了勞動條件。缺點及局限性：金屬型的制造成本高、周期長、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、汽車、內(nèi)燃機、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。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，不可避免的會在鑄件內(nèi)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。鑄件內(nèi)應(yīng)力會使鑄件在存放、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，甚至使鑄件報廢。在離心力作用下填充鑄型而凝固成形的一種鑄造。離心鑄造的分類根據(jù)鑄型軸線在空間的位置，常見的離心鑄造可分為兩種：離心鑄造：鑄型的軸線處于水平狀態(tài)或與水平線夾角很?。?4°）時的離心鑄造。立式離心鑄造：鑄型的軸線處于垂直狀態(tài)時的離心鑄造稱為立式離心鑄造。鑄型軸與水平線和垂直線都夾有較大角度的離心鑄造稱為傾斜軸離心鑄造，但應(yīng)用很少。a)立式離心鑄造b)立式離心澆注成形鑄件c)離心鑄造1，16—澆包2，14—鑄型3，13—金屬4—帶輪和帶5—軸6—鑄件7—電動機8—澆注9—型腔10—型芯11—上型12—下型15—澆注槽17—端蓋優(yōu)點：用離心鑄造生產(chǎn)空心體鑄件。因此，對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)在機械加工 前進(jìn)行內(nèi)應(yīng)力處理。鑄件在焊補時也會產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，因此，焊補后的鑄件也應(yīng)進(jìn)行 內(nèi)應(yīng)力處理。一定要注意其烘烤程度，嚴(yán)禁加入，因為水在變成氣體的時候會1000多倍體積。這對于鋼水的除氣是一個非常大的麻煩，如果該環(huán)節(jié)沒有處理得當(dāng)鑄造出合格的鑄鋼件很困難，因此在鑄鋼件生產(chǎn)中，應(yīng)該嚴(yán)格按照要求來進(jìn)行澆注環(huán)節(jié)各項操作，首先，在澆注前企業(yè)應(yīng)該做足工作，以保證后續(xù)的澆注操作能夠順利進(jìn)行。澆注前工作包括:a，清理澆注場地，保證澆注流程安全順利完成,b，檢查澆包的修理，烘干預(yù)況及運輸與傾轉(zhuǎn)機構(gòu)的靈活性和可靠牲,c，了解澆注合金的種類，估算待澆注鑄型的數(shù)量和所需金屬液的重量，防止?jié)沧⒅写嬖诮饘僖翰蛔?。鑄型數(shù)量不夠的現(xiàn)象，為了合格的鑄鋼件，嚴(yán)格控制澆注溫度，澆注速度，嚴(yán)格遵守澆注操作規(guī)程很關(guān)。
福建ZG40Ni35Cr25NbM鑄鋼件大口徑厚壁無縫管常采用的鑄件內(nèi)應(yīng)力處理是自然時效和人工時效。自然時效是將鑄件 平穩(wěn)地放置在空地上，一般放置6-18個月，好經(jīng)過夏季和冬季。大型鑄鐵件，如床 身，機架等一般采用這種時效及時，磨損大的要更換；定期對套箱。脫箱后的鑄型在搬運時要小心。在面澆注的砂型，應(yīng)該做一排砂型圍一排。10.灰口和麻點鑄件斷口呈灰黑色或出現(xiàn)黑色小點，中心部位較多，邊部較少，金相觀察可見到片狀石墨。產(chǎn)生原因：鐵水化學(xué)成分不合要求，碳、硅含量過高；爐前孕育的鉍加入澆包內(nèi)過早或過遲，或是鉍量不足。防止：正確選擇化學(xué)成分，合理配料，使鐵水中碳、硅量在規(guī)定范圍內(nèi)；鉍的加入量并嚴(yán)格爐前孕育工藝。11.裂紋（熱裂、冷裂）鑄件外部或內(nèi)部有穿透或透的裂紋。熱裂時帶有暗色或黑色的氧化表面斷口外形曲折。冷裂是較干凈的脆性裂紋，斷口較平，具有金屬光澤或輕微的氧化色澤。產(chǎn)生原因：鐵水中碳、硅含苞欲放量過。。自然時效鑄件尺寸的效果比人工時效好，但周 期長，因此中小鑄件、甚至大鑄件通常都采用人工時效來內(nèi)應(yīng)力。人工時效通 常指對鑄件進(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，振動時效作為一種鑄件內(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。刷涂料：為保護(hù)金屬型和方便排氣，通常在金屬型表面噴刷耐火涂料層，以免金屬型直接受金屬液沖蝕和熱作用。因為涂料層厚度可以改變鑄件各部分的冷卻速度，并有利于金屬型中的氣體。澆注不同的合金，應(yīng)噴刷不同的涂料。如鑄造鋁合金件，應(yīng)噴刷由氧化鋅粉、滑石粉和水玻璃制成的涂料；對灰鑄鐵件則應(yīng)采用由石墨粉、滑石粉、耐火粘土粉及桃膠和水組成的涂料。澆注：金屬型的導(dǎo)熱性強，因此采用金屬鑄型時，合金的澆注溫度應(yīng)比采用砂型高出20～30℃。一般的，鋁合金為680℃～740℃；鑄鐵為1300℃～1370℃；錫青銅為1100～1150℃。薄壁件取上限，厚壁件取下限。鑄鐵件的壁厚不小于15mm，以防白口組織。開型：開型愈。
市場上的需求，國內(nèi)制造業(yè)產(chǎn)能過剩的情況越發(fā)凸顯出來，市場上僅有的一些訂貨除了價格競爭激烈到白刃，對于產(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)常會造成產(chǎn)品報費的嚴(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，壓鑄件的機械性能和表面，鍍覆性能;型腔的反壓力。可使用較低的比壓及鑄造性能較差的合金，有可能用小機器壓鑄較大的鑄件;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。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，如不及時退火予以，極易在放 置、運輸、加工和使用中自行開裂，所以必須進(jìn)行人工時效。同于結(jié)構(gòu)特征或拔模斜度小，起模時將砂型帶壞或震裂；緊實度不勻，鑄型局部強度不足；合箱、搬運鑄型時，不小心使鑄型局部砂塊掉落。防止：模樣拔模斜度要、表面光潔；鑄型緊實度高且均勻；合箱、搬運中，操作小心。9.錯型（錯箱）鑄件的一部分與另一部分在分型面的接縫處錯開，發(fā)生相對位移，使鑄件外形與圖紙不相符合。產(chǎn)生原因：模樣制作不良，上下模沒有對準(zhǔn)或模樣變形；砂箱或模板定位不準(zhǔn)確，或定位銷松動；造型機上零件磨損，例如正壓板下襯板、反壓板軸承的磨損等；澆注時用的套箱變形，搬運、圍箱時不注意，使上下鑄型發(fā)生位移。防止：加強模板的檢查和修理；經(jīng)常檢查砂箱、模板的定位銷及銷孔、并合理地安裝；檢查造型機的有關(guān)零。
及時，磨損大的要更換；定期對套箱。脫箱后的鑄型在搬運時要小心。在面澆注的砂型，應(yīng)該做一排砂型圍一排。10.灰口和麻點鑄件斷口呈灰黑色或出現(xiàn)黑色小點，中心部位較多，邊部較少，金相觀察可見到片狀石墨。產(chǎn)生原因：鐵水化學(xué)成分不合要求，碳、硅含量過高；爐前孕育的鉍加入澆包內(nèi)過早或過遲，或是鉍量不足。防止：正確選擇化學(xué)成分，合理配料，使鐵水中碳、硅量在規(guī)定范圍內(nèi)；鉍的加入量并嚴(yán)格爐前孕育工藝。11.裂紋（熱裂、冷裂）鑄件外部或內(nèi)部有穿透或透的裂紋。熱裂時帶有暗色或黑色的氧化表面斷口外形曲折。冷裂是較干凈的脆性裂紋，斷口較平，具有金屬光澤或輕微的氧化色澤。產(chǎn)生原因：鐵水中碳、硅含苞欲放量過。高合金白口鑄鐵的人工時效工藝，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。保溫時間t=δ/25（h），式中δ為鑄件厚度（mm）。
以下是實際生產(chǎn)中采用的高硅耐酸鑄鐵件和高鉻鑄鐵件的人工時效規(guī)范。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，對于大薄壁件的鑄造尤為有利；省去補縮冒口，金屬利用率到90%～98%；勞動強度低，勞動條件好，設(shè)備簡易，易實現(xiàn)機械化和自動化。缺點及局限性：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。
工藝設(shè)計也是一個很重要的環(huán)節(jié)，內(nèi)澆口位置的確定對鋼水進(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)，同時由于保存了完整的金屬流線，鍛件的機械性能一般優(yōu)于同樣材料的鑄件，相關(guān)機械中負(fù)載高，工作條件嚴(yán)峻的重要零件。除形狀較簡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滾輪來為之賦形的，如果壓延時，金屬的溫度超過其再結(jié)晶溫度，那么這個被稱為[熱軋。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。可以幫助驗船師在檢驗中關(guān)注產(chǎn)品易出現(xiàn)的問題，更好地把控產(chǎn)品，以32.5萬噸礦砂船的掛舵臂鑄鋼件為例，其生產(chǎn)工序繁多，主要分為鋼水冶煉和鑄造兩大步驟。鋼水冶煉工藝主要有長流程工藝和短流程工藝，其中長流程工藝以鐵礦石，焦炭等為原料，采用燒結(jié)爐，高爐和轉(zhuǎn)爐等設(shè)備進(jìn)行煉鋼,短流程工藝以廢鋼為主要原料，利用電爐設(shè)備進(jìn)行煉鋼，目前，船級社(CCS)認(rèn)可的國內(nèi)各大型鑄造企業(yè)鋼水冶煉工藝以短流程工藝為主(電弧爐(EAF)+鋼包精煉(LF)處理)。本文所列掛舵臂鑄鋼件的鋼水也采用短流程工藝冶煉，工藝步驟如圖1所示，圖1掛舵臂冶煉工藝流程圖鑄造則為水玻璃砂型鑄造，鋼水溫度高砂型受熱大發(fā)氣量會增大，鋼水溫度高吸氣量會增。
應(yīng)目視檢查整個鑄鋼件的表面。核查是否有缺陷存在,對于受到形狀影響應(yīng)力集中的重要部位，應(yīng)采用磁粉探傷檢查,對于后續(xù)仍需加工的部位，則應(yīng)使用超聲波的確認(rèn)加工面無缺陷，掛舵臂鑄鋼件的表面目視檢查和磁粉探傷掛舵臂鑄鋼件的表面檢查包括目視檢查和磁粉探傷。目視檢查應(yīng)覆蓋整個產(chǎn)品的表面，在檢查之前，產(chǎn)品表面應(yīng)無氧化皮，油污，油漆，水垢等，磁粉探傷應(yīng)GB9444或IACSRec，69(優(yōu)先)的要求進(jìn)行，磁粉檢查的部位應(yīng)按照的規(guī)定進(jìn)行，應(yīng)重點檢查所有批準(zhǔn)圖紙指明的部位。填角和截面突變處，焊接坡口處寬度30mm的范圍內(nèi)，型芯撐處，用氣割，火焰清理或碳弧氣刨加工過的部位，焊補修復(fù)處，使用中有可能承受高應(yīng)力部位及鑄造工藝中設(shè)置外冷鐵和鑄筋的位置。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℃ 以下時加熱速度為20℃/h，鑄件溫度在500℃以上時加熱速度為50℃/h保溫，保溫時間 保溫時間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。是由設(shè)計者決定的，生產(chǎn)方無法改變，但是，對于園角的大小。壁厚過渡處的處理等，可以與有關(guān)設(shè)計部門協(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:澆注溫度高達(dá)1580℃以上，鋼液對鑄型的熱作用且時間長,一般采用底注包澆注，金屬液對鑄型的沖刷力大,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.手工造型時型砂的緊實率控制在50%--55%，砂型鑄造是制造其零件。
福建ZG40Ni35Cr25NbM鑄鋼件大口徑厚壁無縫管 為使樹脂砂，尤其呋喃樹脂砂避免或熱裂，可采取以下幾個方面的措施: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)對于碳鋼件。應(yīng)使S+P≤0.07%，因為硫與磷的疊加作用，使熱裂傾向性，(3)用A1脫氧時，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，因為在操作規(guī)程中已經(jīng)對那些基本的操作做出了詳細(xì)的規(guī)定及實施方。球墨鑄鐵件內(nèi)應(yīng)力時效處理球墨鑄鐵彈性模量較高且對凝固冷卻速度非常，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)，其低溫時效回火的工藝要點是：將鑄件加熱到Ac1以 下溫度保溫一段時間后隨爐冷卻到彈性溫度范圍，于200-250℃出爐空冷。但目前 國內(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，對這類球墨鑄鐵件一般不需要 進(jìn)行內(nèi)應(yīng)力的低溫時效回火處理。CO2氣體流量20-25L/min，焊接控制(1)焊接避開風(fēng)口，焊接電流嚴(yán)格控制在規(guī)定范圍之內(nèi),(2)焊接時控制層間溫度為150-200℃,(3)填充焊控制焊接速度不要過快。不應(yīng)產(chǎn)生弧坑以免產(chǎn)生裂紋,(4)焊接時范圍≤14mm，打底焊不允許,(5)每層焊后均需清理焊道,(6)焊補中如果發(fā)現(xiàn)有裂紋，未熔合，未焊透，夾渣，氣孔等影響的缺陷，應(yīng)將缺陷去除后方可繼續(xù)補焊,(7)焊后焊縫表面與鑄件外輪廓圓滑過渡。
