Til maskindele med højere krav til styrke, plasticitet og sejhed kræves stålstøbninger. Produktionen af stålstøbegods er kun nummer to efter støbejern og tegner sig for omkring 15 % af den samlede produktion af støbegods.
1. Klassificering af kemisk sammensætning
Ifølge den kemiske sammensætning kan støbt stål opdeles i to kategorier: kulstofstøbt stål og legeret støbestål. Blandt dem er kulstofstøbt stål det mest udbredte, og tegner sig for mere end 80% af den samlede produktion af støbestål.
1. Kulstofstøbt stål
Generelt har lavt kulstofstål ZG15 et højt smeltepunkt og dårlig støbeydelse og bruges kun til fremstilling af motordele eller karburerede dele; medium kulstofstål ZG25~ZG45 har en omfattende ydeevne, der er højere end alle slags støbejern, det vil sige høj styrke, fremragende plasticitet og sejhed, så det er velegnet til fremstilling af dele med komplekse former og høje styrke- og sejhedskrav, såsom toghjul , smedning af hammerrammer og ambolte, ruller og højtryksventiler osv., som er den mest anvendte type kulstøbt stål; højt kulstofstål ZG55 har et lavt smeltepunkt og bedre støbeydelse end medium kulstofstål, men dets plasticitet og sejhed er dårlig, og det bruges kun til at fremstille nogle få slidbestandige dele.
2. Legeret støbt stål
Ifølge den samlede mængde af legeringselementer kan legeret støbt stål opdeles i to hovedkategorier: lavlegeret stål og højlegeret stål.
① Lavlegeret støbt stål, mit land bruger hovedsageligt mangan, mangan silicium og krom-serien. Såsom ZG40Mn, ZG30MnSi1, ZG30Cr1MnSi1 osv. Det bruges til at fremstille dele såsom tandhjul, hydrauliske pressearbejdscylindre og turbinerotorer, mens ZG40Cr1 ofte bruges til at fremstille vigtige kraftbærende dele såsom højstyrke gear og højstyrke aksler.
② Højlegeret støbestål har specielle egenskaber såsom slidstyrke, varmebestandighed eller korrosionsbestandighed. For eksempel er højmanganstål ZGMn13 et slidbestandigt stål, som hovedsageligt bruges til at fremstille dele, der anvendes under tørre friktionsarbejdsforhold, såsom forvæggen og gribetænderne på gravemaskiner, spor på traktorer og tanke osv.; krom-nikkel rustfrit stål ZG1Cr18Ni9 og krom rustfrit stål ZG1Cr13 og ZGCr28 osv., har høj korrosionsbestandighed over for salpetersyre og bruges hovedsageligt til fremstilling af dele til kemikalier, petroleum, kemiske fibre og fødevareudstyr. 2. Støbeproceskarakteristika for støbt stål
De mekaniske egenskaber af støbestål er højere end støbejerns, men dets støbeydelse er dårligere end støbejerns. Fordi støbt stål har et højt smeltepunkt, oxideres smeltet stål let, flydendeheden af smeltet stål er dårlig, og krympningen er stor. Dens volumenkrympning er 10-14 %, og dens lineære krympning er 1,8-2,5 %. For at forhindre defekter som utilstrækkelig udstøbning, kold lukning, krympning og svind, revner og sandklæbning i stålstøbegods, skal der tages mere komplekse procesforanstaltninger end støbejern:
1. På grund af den dårlige fluiditet af smeltet stål, for at forhindre kold lukning og utilstrækkelig udstøbning af stålstøbegods, må vægtykkelsen af stålstøbegods ikke være mindre end 8 mm; strukturen af hældesystemet skal være enkel, og tværsnitsstørrelsen skal være større end støbejerns; tør støbning eller varm støbning bør anvendes; hældetemperaturen bør øges passende, generelt 1520 grader ~ 1600 grader, fordi hældetemperaturen er høj, overhedningen af smeltet stål er stor, og den flydende tilstand opretholdes i lang tid, og fluiditeten kan forbedres. Men hvis hældetemperaturen er for høj, vil det give defekter som grove korn, termiske revner, porer og sandklæbning. Derfor er støbetemperaturen for små, tyndvæggede og kompleksformede støbegods omkring smeltepunktet for stål + 150 grad; hældetemperaturen for store, tykvæggede støbegods er omkring 100 grader højere end dets smeltepunkt.
2. Da krympningen af støbestål er meget større end støbejerns, for at forhindre krympning og svindfejl i støbegods, anvendes stigrør, kølere og tilskud for det meste i støbeprocessen for at opnå sekventiel størkning.
For at forhindre svind, svind, porer og revner i stålstøbninger skal vægtykkelsen desuden være ensartet, skarpe hjørner og retvinklede strukturer bør undgås, savsmuld bør tilsættes til det sand, der bruges til støbninger, koks bør tilføjet til kernen, og hule kerner og oliesandkerner bør bruges til at forbedre udbyttet og luftgennemtrængeligheden af sandformen eller -kernen.
Smeltepunktet for støbt stål er højt, og dets hældetemperatur er også høj i overensstemmelse hermed. Ved høje temperaturer er det meget sandsynligt, at samspillet mellem smeltet stål og støbematerialer producerer sandklæbende defekter. Derfor bør kunstigt kvartssand med høj ildfasthed anvendes som støbeform, og en belægning lavet af kvartspulver eller zirkonsandpulver bør børstes på overfladen af støbeformen. For at reducere kilden til gas, forbedre flydendeheden af smeltet stål og styrken af støbeformen, støbes de fleste stålstøbegods med tørre forme eller hurtigtørre forme, såsom CO2-hærdede vandglassandforme . 3. Varmebehandling af stålstøbegods
Stålstøbegods bør anvendes efter varmebehandling. Fordi der er støbedefekter såsom porer, revner, krympehulrum og svind, grove korn, ujævn struktur og resterende indre spænding inde i de støbte ståldele, er styrken, især plasticiteten og sejheden af de støbte ståldele, stærkt reduceret.
For at forfine kornene, gøre strukturen ensartet og eliminere indre spændinger skal stålstøbegodset normaliseres eller udglødes. De mekaniske egenskaber af stål efter normalisering er højere end dem efter udglødning, og omkostningerne er også lavere, så det er meget udbredt. Men da normalisering vil forårsage større indre spændinger end udglødning, er den kun egnet til stålstøbegods med et kulstofindhold på mindre end {{0}},35%. Fordi støbegods med lavt kulstofindhold har god plasticitet og er ikke lette at knække ved afkøling. For at reducere indre belastninger bør stålstøbegods også hærdes ved høj temperatur efter normalisering. For stålstøbegods med et kulstofindhold på over eller lig med 0,35 %, kompleks struktur og tilbøjelig til at revne, kan kun udglødning udføres. Stålstøbegods bør ikke bratkøles, ellers er de meget nemme at knække. 4. Afsmeltning af støbestål
Støbt stål smeltes generelt i ovne med åben ild, lysbueovne og induktionsovne. Karakteristika for ovne med åben ild er stor kapacitet, brugen af skrotstål som råmateriale, evnen til nøjagtigt at kontrollere sammensætningen af stål og evnen til at smelte højkvalitetsstål og lavlegeret stål. De bruges mest til at smelte smeltet stål til store stålstøbegods med høje kvalitetskrav.
Den trefasede lysbueovn er nem at åbne og lukke ned, kan sikre sammensætningen og kvaliteten af smeltet stål, har ingen strenge krav til ovnmaterialer og er nem at varme op. Derfor kan den smelte stål af høj kvalitet, legeret stål af høj kvalitet og specialstål osv. Det er et almindeligt udstyr til fremstilling af støbte stålstøbegods.
Derudover kan brugen af industrielle frekvens- eller mellemfrekvente induktionsovne smelte forskellige højkvalitetslegerede stål og stål med ekstremt lavt kulstofindhold. Induktionsovnen har en hurtig smeltehastighed, lille udbrænding af legeringselementer, lavt energiforbrug og høj kvalitet af smeltet stål, det vil sige lavt indhold af urenheder og få indeslutninger, hvilket er velegnet til små stålstøbeværksteder.
