对ZG270―500铸钢缺陷的思考

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摘 要：zg270-500铸钢在铸造加工中经常出现魏氏体组织，会降低铸钢的综合机械性能。本文探讨在铸造加工中根据ZG270-500的含碳量选择合适的加热温度，根据ZG270-500铸钢的体积大小和形状选择适当的保温时间，在冷却过程中注意降低冷却速度，这样，ZG270-500Z就会避免出现魏氏体组织。

关键词：ZG270-500 铸钢 魏氏组织 铁素体 硬度

ZG270-500铸钢铸造的机械零件在铸造状态下存在魏氏组织，出现大块的铁素体。热处理采用900℃正火保温2-3h空冷或风冷，但魏氏体组织改善不明显。铸造后的性能即使检测合格，调质后的硬度也不满足厂家的不小于280HBW的要求。为此，笔者分析了原因和解决的办法。

一、ZG270-500铸钢的化学成分、合金元素和组织结构对材料性能的影响

根据ZG270-500的化学成分可以看出，ZG270-500的含碳量为0.40%，介于0.25%～0.60%之间，属于比较典型的中碳钢，按组织分应为亚共析钢，其室温组织是铁素体和珠光体的混合物，铁素体的含碳量为0%～0.0218%之间，力学性能为强度和硬度较低，塑性和韧性良好；珠光体含碳量为0.77%，它是由铁素体和渗碳体组成的一种混合物，渗碳体是一种金属化合物，具有高熔点、高硬度、高脆性和高化学稳定性，所以珠光体具有铁素体和渗碳体的综合性能，既具有较高的强度和硬度，也具有良好的塑性和韧性。

残余元素总量不超过1.00%，如需方无要求，残余元素可不进行分析。在ZG270-500中加入合金元素Ni、Cr、Cu、Mo、V可以提高钢的淬透性，即提高钢的淬火能力，加入Mo可以提高钢的回火稳定性，即保证钢在较高的温度下仍具有较高的硬度，另外V还具有细化钢晶粒的作用，对提高钢的塑性和韧性起到很好作用。虽然加入的合金元素总量较少，但合金元素起到的作用很大，从理论上保证了钢的力学性能。ZG270-500的性能可以看出其屈服强度不小于270 MPa，抗拉强度不小于500 MPa，塑性介于18%～25%之间，冲击韧性介于22%～35%之间。

通过对ZG270-500的化学成分、合金元素和组织分析可以看出，ZG270-500按含碳量分类属于中碳铸钢，有一定的韧性及塑性，强度和硬度较高，切削性良好，焊接性尚可，铸造性能比低碳钢差。ZG270-500铸钢存在问题是出现魏氏体组织导致性能降低。根据金属学原理可知，魏氏体组织有两种情况，一种是在亚共析钢中常见的魏氏组织，呈羽毛状，还有呈等边三角形的，有铁素体相互垂直的，也有混合型的魏氏组织。另一种是过共析钢中的魏氏体组织，在一定冷却条件下，渗碳体沿奥氏体一定晶面析出，也能形成该组织。魏氏体组织的出现，会使钢的力学性能降低。

二、ZG270-500铸钢加热的温度、保温时间和冷却速度对金属材料组织形成的影响

先共析铁素体魏氏体组织的形成主要和ZG270-500铸钢加热的温度、保温时间和冷却速度有关。第一种因素为加热的温度和保温时间：在ZG270-500铸钢加热工艺中应严格控制加热温度和保温时间，加热的温度和保温时间过低则不能完全奥氏体化，这样的组织为铁素体和奥氏体的混合物，再进行冷却时就会形成较粗的铁素体和珠光体的混合物，即会出现先共析铁素体魏氏体组织。如果选择加热的温度保温时间过高，就会使其形成粗大的奥氏体组织，那样再进行冷却的产物同样也会形成魏氏体组织。当然在适当的加热温度下如果保温时间过长，同样会使奥氏体晶粒粗化，这样被粗化的奥氏体组织在进行冷却时会得到魏氏体组织。第二因素为冷却速度：在冷却过程中，冷却速度越快，越易得到魏氏体组织。相反降低冷却速度就越容易得到理想的组织。产生原因是，片状的共格沉淀相在基体的一定晶面析出（叫沉淀的惯析面），以维持共格，因为在晶体内晶面成几组方向不同地平行排列，所以沉淀相也就是几组平行排列，成为魏氏体组织。过热的中碳钢或低碳钢在较快的冷却速度下容易产生魏氏体组织。

综上所述，ZG270-500铸钢在铸造加工中经常出现魏氏体组织，会降低铸钢的强度、硬度、塑性和冲击韧性，降低了铸钢的综合机械性能，严重影响了铸钢的质量。主要原因是在铸造生产中加热的温度过高，或者是保温时间过长，使奥氏体晶粒粗化，导致生成针状先共析铁素体组织，另外在由奥氏体向铁素体转变冷却过程中由于冷却速度过快，也会生成魏氏体组织。解决的方法是在铸造加工中应根据ZG270-500的含碳量来选择合适的加热温度。根据ZG270-500铸钢的体积大小和形状来选择适当的保温时间，在冷却过程中注意降低冷却速度，这样ZG270-500Z就会避免出现魏氏体组织。

参考文献：

[1]王晓虹，许林敏，江利等.ZG270-500铸钢吊具断裂分析[J].金属热处理，2009（9）.

（作者单位：邹城市技工学校）