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第一章 铁道机车车辆铸钢材料1

第一节 分类1

1 铸造碳钢1

（1）化学成分1

（2）力学性能1

2 低合金铸钢2

（1）化学成分2

（2）力学性能2

第二节 ZG230-450铸钢3

1 基本元素对力学性能的影响3

（1）碳3

（2）硅和锰3

（3）硫4

2 热处理及其金相组织和力学性能5

（1）热处理工艺概况5

（2）金相组织和力学性能6

第三节 低合金铸钢7

1 合金元素在低合金铸钢中的作用8

（1）常用合金元素的作用8

（2）微量合金元素的作用9

2 机车车辆用低合金铸钢的主要钢种10

（1）发展概况10

（2）机车车辆用低合金铸钢的主要钢种10

3 低合金铸钢件的热处理12

第二章 铸钢件生产工艺及质量检测13

第一节 铸钢件生产工艺概况13

1 炼钢工艺13

（1）电炉及炉料13

（2）供电14

（3）熔化期作业14

（4）氧化期作业15

（5）还原期作业15

（6）出钢加铝16

2 铸造工艺16

（1）型砂及耗砂量16

（2）造型16

（3）浇注系统及浇冒口17

（4）浇注17

3 铸件清理17

（1）落砂清理17

（2）切除浇冒口17

（3）精整和焊补18

4 热处理18

（1）热处理炉18

（2）热处理工艺18

第二节 铸钢件质量检测19

1 无损检测19

2 化学成分分析19

3 力学性能试验20

（1）常规力学性能试验20

（2）无塑性转变温度NDTT测定20

（3）断裂性能测定20

（4）疲劳性能测定20

（5）耐磨性测定20

（6）实物整体试验20

4 低倍组织检验21

（1）酸蚀试验21

（2）硫印21

5 金相检验21

6 断口分析21

7 铸钢件缺陷主要类型21

第三章 铸钢中非金属夹杂物25

第一节 冶炼时产生的夹杂物25

1 锰铁、硅铁脱氧产生的夹杂物25

2 复合脱氧剂脱氧产生的夹杂物28

3 加铝沉淀脱氧产生的夹杂物30

第二节 凝固析出的夹杂物35

第三节 外来夹杂物39

1 合金炉料烧损形成的夹杂物39

2 二次氧化夹杂物40

3 耐火材料类夹杂物44

第四节 非金属夹杂物对铸钢件质量的影响44

1 对铸钢件金相组织及力学性能的影响44

2 引起铸件的热裂45

3 引起箱形截面铸件的水爆裂纹45

4 热裂或焊补热影响区易产生割裂、焊裂的脆断45

第四章 结晶组织、铸态组织及热裂52

第一节 结晶组织52

第二节 水爆清砂后的铸态组织55

1 小于Ar1水爆清砂或砂模内冷却铸件的铸态组织56

（1）铸件表层组织56

（2）铸件心部组织56

2 Ar3～Ar1区间高温水爆清砂铸件的铸态组织61

3 大于Ar3高温水爆清砂铸件的铸态组织64

4 具有铸态组织铸件的断裂实例67

（1）魏氏组织的13号车钩钩舌67

（2）经高温水爆清砂的13号车钩钩舌69

（3）铸态组织的15号尾框70

第三节 铸钢件的热裂71

1 外热裂71

2 内热裂78

3 缩沉热裂81

第五章 铸钢件孔洞类缺陷84

第一节 缩孔84

第二节 缩松89

第三节 漏箱93

第四节 气孔93

1 皮下气孔94

2 微形开口气孔96

3 内部气孔99

4 局部气孔103

5 夹砂气孔106

第六章 芯撑对铸钢件断裂的影响108

第一节 芯撑熔合不良对铸钢件断裂的影响108

第二节 劣质钢丝组合芯撑所引起的水爆清砂裂纹111

第三节 芯撑表面镀层对断裂的影响113

1 镀锡芯撑113

2 镀铜芯撑119

第七章 水爆清砂裂纹及其遗传影响120

第一节 正常水爆清砂裂纹120

1 正常水爆清砂裂纹特征120

（1）水爆清砂裂纹宏观特征120

（2）水爆清砂裂纹面的微观形貌122

（3）水爆清砂裂纹金相特征123

2 铸造缺陷导致的正常水爆清砂裂纹127

第二节 高温水爆清砂裂纹131

1 沿晶岩石状断裂131

（1）沿晶岩石状断裂特征131

（2）影响高温水爆清砂沿晶岩石状断裂的因素134

2 朽木状断裂138

第三节 水爆清砂的遗传影响141

1 水爆清砂残余应力引起的断裂141

2 水爆清砂裂纹旁边及末端的铁素体内孪晶141

3 水爆淬火硬化后的脆性断裂143

4 滞后氢脆断裂144

第八章 清理工艺对铸钢件断裂的影响146

第一节 氧乙炔气割146

第二节 电弧气刨149

第三节 风动冷铲151

第四节 电焊焊补154

1 电焊焊补区组织154

2 焊补区的裂纹及马氏体156

3 焊补缺陷引起的断裂实例158

第九章 ZG230-450铸钢的热处理组织161

第一节 正常热处理组织161

1 退火热处理组织161

2 堆垛正火热处理组织165

3 吹风正火热处理组织167

第二节 偏低温度热处理的组织171

1 略低于Ac1温度热处理的软化组织171

2 Ac1～Ac3之间亚温热处理的残余铸态组织173

（1）Ac1～Ac3之间亚温退火热处理的残余铸态组织173

（2）Ac1～Ac3之间亚温正火热处理的残余铸态组织181

3 高于并接近Ac3温度热处理的铸态遗传组织187

第三节 铸件表面脱碳层组织191

1 正火热处理的脱碳层组织191

2 退火热处理的脱碳层组织193

第四节 双层组织195

第五节 回火组织197

第六节 过热及过烧组织200

第十章 低合金铸钢的金相组织202

第一节 铸态组织202

第二节 残余铸态组织207

第三节 铸态遗传组织210

第四节 退火组织212

第五节 正火或正回火组织214

第六节 淬回火组织223

第十一章 异常化学成分对铸钢件断裂的影响225

第一节 含碳量偏低及低温脆断225

第二节 锰硫比偏低及岩石状脆断227

第三节 高磷脆断229

第四节 高锡脆断231

第五节 高铜脆断236

第六节 高铝脆断238

第十二章 机车车辆铸钢件断裂失效分析实例243

第一节 摇枕及侧架断裂失效分析243

1 转8型摇枕断裂失效分析243

2 转3型摇枕断裂失效分析246

3 侧架断裂失效分析251

第二节 车钩断裂失效分析254

1 13号车钩钩体断裂失效分析254

2 13号车钩钩舌尾部断裂失效分析257

3 13号车钩钩舌内腕断裂失效分析259

第三节 尾框断裂失效分析263

1 13号尾框断裂失效分析263

2 15号尾框断裂失效分析266

第四节 其他铸钢件断裂失效分析268

参考资料271