第七章 铸造低合金钢
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称为碳当量 CE=C+Mn/8+Si/24+Ni/40+Mo/4+V/14
为保证焊接性，CE应控制在0.44%以下。
6
三、铬系铸造低合金钢的应用
ZG40Cr常用于制造齿轮毛坯 铬钼钢可用于耐热件
第七章 铸造低合金钢 7.4 镍系铸造低合金钢
2
7.4 镍系铸造低合金钢
一、镍在钢中的作用
¾固溶强化 ¾提高淬透性 ¾细化珠光体 ¾韧化铁素体、降低脆性转变温度
Ni2.0-5.0%属于低温用钢 ¾提高钢在高温下的抗氧化性
高强度铸钢：屈服强度达到420MPa以 上，并具有高的韧性。
超高强度铸钢：屈服强度达到750MPa以 上，并具有高的韧性。
7.5 低合金高强度（HSLA）铸钢
二、同时获得高强度和高韧性的途径
低碳量：因为碳在提高强度同时降低韧 性。
多种元素复合强化：提高淬透性、细化晶 粒。
多阶段热处理：充分发挥合金元素提高淬 透性的作用、细化晶粒。
化学成分
¾ 较高碳量（0.37-0.44%） ¾ 加硼0.001-0.005% ¾ 有的钢中加铬、钼、钒达到复合强化效果
第七章 铸造低合金钢 7.7 抗磨用铸造低合金钢
7.7 抗磨用铸造低合金钢
一、珠光体-渗碳体抗磨钢
性能特点
¾ 很高的强度和硬度（σb:1495MPa，HB:415)， ¾ 较高的抗磨性。
第七章 铸造低合金钢
7.9 低合金铸钢的铸造性能
低合金铸钢的铸造性能与相同碳含量 的碳钢相似
第七章 铸造低合金钢 7.10 低合金铸钢的焊接性能
7.10 低合金铸钢的焊接性能
合金元素提高淬透性，在热影响区产生相变 应力，易导致开裂；
铌、钛等少量元素改善焊接性 主要合金元素对焊接性的影响折算成碳量，
C=0. 4-0.6%， Mn=1.3-1.5%， Si=0.7-1.0%， Cr=0.7-0.9%， Mo=0.25-0.75%, Ni=1. 5%
7.7 抗磨用铸造低合金钢
三、奥氏体-贝氏体抗磨钢-等温淬火高碳硅 合金铸钢
性能特点
¾ 高强度、高硬度，好的韧性， ¾ 较高的抗磨性。
化学成分
钢液净化
3
第七章 铸造低合金钢 7.6 微量合金化铸钢
7.6 微量合金化铸钢
什么是微量合金化铸钢
¾以钒、铌、钛、锆、硼、稀土等作为合 金化元素。
¾合金化元素在钢中的含量一般不超过 0.10%。
7.6 微量合金化铸钢
一、钒、铌系微合金化钢
性能特点
¾ 良好的综合力学性能， ¾ 良好的焊接性能。
铸造合金及其熔炼
曾大新
第七章 铸造低合金钢
第七章 铸造低合金钢
什么是铸造低合金钢 ¾ 在铸造碳钢的化学成分基础上加入为量 不多的一种或多种合金元素所构成的 钢，合金元素总量不超过5%
铸造低合金钢的特点（与碳钢比较） ¾ 淬透性提高，可进行淬火-回火处理进行 强化； ¾ 使用温度范围更宽； ¾ 抗磨性、耐腐性提高
ZG35CrMo 0. 30-0. 40 0.25-0.45 0.50-0.80 0.80-1.10 0.20-0.36
7.3 铬系铸造低合金钢
二、铬系铸造低合金钢中元素的作用
¾ 铬：提高淬透性，2%以下完全溶于铁素体， 提高强度不降韧性。 单元铬钢有回火脆性
¾ 钼：减轻回火脆性，进一步提高淬透性。 ¾ 铬、钼、钒提高耐热性
7.4 镍系铸造低合金钢 镍对钢低温韧性的影响
7.4 镍系铸造低合金钢
三、镍系铸造低合金钢的应用
含Ni1.0-1.5%用于制造韧性要求高的大型 钢铸件
Ni2.0-5.0%的镍低合金钢用于低温条件
第七章 铸造低合金钢 7.5 低合金高强度（HSLA）铸钢
7.5 低合金高强度（HSLA）铸钢
一、什么是低合金高强度铸钢
典型化学成分
¾C=0.74%， Mn=0.88%， Si=0.30%， Cr=1.56%， Ni=0.75%， Mo=0.38%
4
7.7 抗磨用铸造低合金钢
二、马氏体抗磨钢
性能特点
¾ 高硬度，超过珠光体钢一倍，同时具有一定的 韧性，
¾ 较高的抗磨性。
化学成分设计
¾ 同时加入几种提高淬透性的元素 ¾ 典型马氏体抗磨钢（Si-Mn-Cr-Mo-Ni):
第七章 铸造低合金钢
铸造低合金钢中主要合金元素
锰系和铬系两大系列； 加入硅、钼、钒、镍等，进一步ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ高性能，构
成二元、三元以至多元合金化钢。
铸造低合金钢的钢号表示方法
第七章 铸造低合金钢 7.2 锰系铸造低合金钢
7.2 锰系铸造低合金钢
一、锰系铸造低合金钢的钢号与化学成分
钢号
ZG25Mn
¾铬：进一步提高淬透性，使钢有更高的强 度和硬度.
1
7.2 锰系铸造低合金钢 合金元素对钢淬透性的影响
.
7.2 锰系铸造低合金钢
三、锰系铸造低合金钢的应用
制造重型机器大齿轮毛坯 锰硅钢具有良好的耐海水腐蚀能力，可
用于作船用零件.
2 5吨 大 齿 轮 铸 件
第七章 铸造低合金钢 7.3 铬系铸造低合金钢
ZG30MnSiCr 0. 25-0. 35 0.50-0.70 0.90-1.20 0.50-0.80
7.2 锰系铸造低合金钢
二、锰系铸造低合金钢中元素的作用
¾锰 9提高淬透性 9细化珠光体 9韧化铁素体、改善低温韧性。 单元锰过热敏感性大，易产生回火脆性
¾硅：进一步提高淬透性，提高钢的表面强 化效果，提高耐磨性。
化学成分（%）
C
Si Mn Cr
0. 20-0. 30 0.30-0.45 1.10-1.30
ZG25Mn2
0. 20-0. 30 0.30-0.45 1.70-1.90
ZG30Mn
0. 25-0. 35 0.30-0.45 1.05-1.35
ZG30MnSi 0. 25-0. 35 0.60-0.80 1.10-1.40
¾ 消除应力， ¾ 细化组织， ¾ 成分均匀化。
7.8 低合金铸钢的热处理
二、热处理温度和保温时间
退火温度一般较高（达1000℃） 、保温时 间长（达10h）
淬火、正火温度 Ac3+50-100℃,保温时间 1h/25mm。
三、回火后的冷速
快冷，抑制回火脆性、改善力学性能
5
7.8 低合金铸钢的热处理
¾ C=0. 6-0.9%， Si=2.3-2.4%， Mo=0.3%
等温淬火
¾ 奥氏体化后在320-360℃等温淬火 ¾ 等温淬火过程中的组织转变
7.7 抗磨用铸造低合金钢
第七章 铸造低合金钢 7.8 低合金铸钢的热处理
7.8 低合金铸钢的热处理
一、主要处理工艺
淬火+回火 正火+回火 部分铸件进行预先退火热处理，其目的是
7.3 铬系铸造低合金钢
一、铬系铸造低合金钢的钢号与化学成分
钢号 C
化学成分（%）
Si Mn Cr Mo
ZG40Cr 0. 35-0. 45 0.17-0.37 0.50-0.80 0.80-1.10
ZG20CrMo 0. 15-0.25 0.20-0.45 0.50-0.80 0.40-0.70 0.40-0.60
化学成分设计
¾低碳量 （0.04-0.14%）---保证韧性和焊接性 ¾加铌、钒（0.03-0.10%）---生成 Nb(C,N)、
V(C,N)，细化晶粒 ¾加钼---热处理得到弥散Nb(C,N)、 V(C,N)，达
到析出强化效果
7.6 微量合金化铸钢
二、硼系微合金化钢
性能特点
¾ 高淬透性 ¾ 良好的综合力学性能。
为保证焊接性，CE应控制在0.44%以下。
6
三、铬系铸造低合金钢的应用
ZG40Cr常用于制造齿轮毛坯 铬钼钢可用于耐热件
第七章 铸造低合金钢 7.4 镍系铸造低合金钢
2
7.4 镍系铸造低合金钢
一、镍在钢中的作用
¾固溶强化 ¾提高淬透性 ¾细化珠光体 ¾韧化铁素体、降低脆性转变温度
Ni2.0-5.0%属于低温用钢 ¾提高钢在高温下的抗氧化性
高强度铸钢：屈服强度达到420MPa以 上，并具有高的韧性。
超高强度铸钢：屈服强度达到750MPa以 上，并具有高的韧性。
7.5 低合金高强度（HSLA）铸钢
二、同时获得高强度和高韧性的途径
低碳量：因为碳在提高强度同时降低韧 性。
多种元素复合强化：提高淬透性、细化晶 粒。
多阶段热处理：充分发挥合金元素提高淬 透性的作用、细化晶粒。
化学成分
¾ 较高碳量（0.37-0.44%） ¾ 加硼0.001-0.005% ¾ 有的钢中加铬、钼、钒达到复合强化效果
第七章 铸造低合金钢 7.7 抗磨用铸造低合金钢
7.7 抗磨用铸造低合金钢
一、珠光体-渗碳体抗磨钢
性能特点
¾ 很高的强度和硬度（σb:1495MPa，HB:415)， ¾ 较高的抗磨性。
第七章 铸造低合金钢
7.9 低合金铸钢的铸造性能
低合金铸钢的铸造性能与相同碳含量 的碳钢相似
第七章 铸造低合金钢 7.10 低合金铸钢的焊接性能
7.10 低合金铸钢的焊接性能
合金元素提高淬透性，在热影响区产生相变 应力，易导致开裂；
铌、钛等少量元素改善焊接性 主要合金元素对焊接性的影响折算成碳量，
C=0. 4-0.6%， Mn=1.3-1.5%， Si=0.7-1.0%， Cr=0.7-0.9%， Mo=0.25-0.75%, Ni=1. 5%
7.7 抗磨用铸造低合金钢
三、奥氏体-贝氏体抗磨钢-等温淬火高碳硅 合金铸钢
性能特点
¾ 高强度、高硬度，好的韧性， ¾ 较高的抗磨性。
化学成分
钢液净化
3
第七章 铸造低合金钢 7.6 微量合金化铸钢
7.6 微量合金化铸钢
什么是微量合金化铸钢
¾以钒、铌、钛、锆、硼、稀土等作为合 金化元素。
¾合金化元素在钢中的含量一般不超过 0.10%。
7.6 微量合金化铸钢
一、钒、铌系微合金化钢
性能特点
¾ 良好的综合力学性能， ¾ 良好的焊接性能。
铸造合金及其熔炼
曾大新
第七章 铸造低合金钢
第七章 铸造低合金钢
什么是铸造低合金钢 ¾ 在铸造碳钢的化学成分基础上加入为量 不多的一种或多种合金元素所构成的 钢，合金元素总量不超过5%
铸造低合金钢的特点（与碳钢比较） ¾ 淬透性提高，可进行淬火-回火处理进行 强化； ¾ 使用温度范围更宽； ¾ 抗磨性、耐腐性提高
ZG35CrMo 0. 30-0. 40 0.25-0.45 0.50-0.80 0.80-1.10 0.20-0.36
7.3 铬系铸造低合金钢
二、铬系铸造低合金钢中元素的作用
¾ 铬：提高淬透性，2%以下完全溶于铁素体， 提高强度不降韧性。 单元铬钢有回火脆性
¾ 钼：减轻回火脆性，进一步提高淬透性。 ¾ 铬、钼、钒提高耐热性
7.4 镍系铸造低合金钢 镍对钢低温韧性的影响
7.4 镍系铸造低合金钢
三、镍系铸造低合金钢的应用
含Ni1.0-1.5%用于制造韧性要求高的大型 钢铸件
Ni2.0-5.0%的镍低合金钢用于低温条件
第七章 铸造低合金钢 7.5 低合金高强度（HSLA）铸钢
7.5 低合金高强度（HSLA）铸钢
一、什么是低合金高强度铸钢
典型化学成分
¾C=0.74%， Mn=0.88%， Si=0.30%， Cr=1.56%， Ni=0.75%， Mo=0.38%
4
7.7 抗磨用铸造低合金钢
二、马氏体抗磨钢
性能特点
¾ 高硬度，超过珠光体钢一倍，同时具有一定的 韧性，
¾ 较高的抗磨性。
化学成分设计
¾ 同时加入几种提高淬透性的元素 ¾ 典型马氏体抗磨钢（Si-Mn-Cr-Mo-Ni):
第七章 铸造低合金钢
铸造低合金钢中主要合金元素
锰系和铬系两大系列； 加入硅、钼、钒、镍等，进一步ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ高性能，构
成二元、三元以至多元合金化钢。
铸造低合金钢的钢号表示方法
第七章 铸造低合金钢 7.2 锰系铸造低合金钢
7.2 锰系铸造低合金钢
一、锰系铸造低合金钢的钢号与化学成分
钢号
ZG25Mn
¾铬：进一步提高淬透性，使钢有更高的强 度和硬度.
1
7.2 锰系铸造低合金钢 合金元素对钢淬透性的影响
.
7.2 锰系铸造低合金钢
三、锰系铸造低合金钢的应用
制造重型机器大齿轮毛坯 锰硅钢具有良好的耐海水腐蚀能力，可
用于作船用零件.
2 5吨 大 齿 轮 铸 件
第七章 铸造低合金钢 7.3 铬系铸造低合金钢
ZG30MnSiCr 0. 25-0. 35 0.50-0.70 0.90-1.20 0.50-0.80
7.2 锰系铸造低合金钢
二、锰系铸造低合金钢中元素的作用
¾锰 9提高淬透性 9细化珠光体 9韧化铁素体、改善低温韧性。 单元锰过热敏感性大，易产生回火脆性
¾硅：进一步提高淬透性，提高钢的表面强 化效果，提高耐磨性。
化学成分（%）
C
Si Mn Cr
0. 20-0. 30 0.30-0.45 1.10-1.30
ZG25Mn2
0. 20-0. 30 0.30-0.45 1.70-1.90
ZG30Mn
0. 25-0. 35 0.30-0.45 1.05-1.35
ZG30MnSi 0. 25-0. 35 0.60-0.80 1.10-1.40
¾ 消除应力， ¾ 细化组织， ¾ 成分均匀化。
7.8 低合金铸钢的热处理
二、热处理温度和保温时间
退火温度一般较高（达1000℃） 、保温时 间长（达10h）
淬火、正火温度 Ac3+50-100℃,保温时间 1h/25mm。
三、回火后的冷速
快冷，抑制回火脆性、改善力学性能
5
7.8 低合金铸钢的热处理
¾ C=0. 6-0.9%， Si=2.3-2.4%， Mo=0.3%
等温淬火
¾ 奥氏体化后在320-360℃等温淬火 ¾ 等温淬火过程中的组织转变
7.7 抗磨用铸造低合金钢
第七章 铸造低合金钢 7.8 低合金铸钢的热处理
7.8 低合金铸钢的热处理
一、主要处理工艺
淬火+回火 正火+回火 部分铸件进行预先退火热处理，其目的是
7.3 铬系铸造低合金钢
一、铬系铸造低合金钢的钢号与化学成分
钢号 C
化学成分（%）
Si Mn Cr Mo
ZG40Cr 0. 35-0. 45 0.17-0.37 0.50-0.80 0.80-1.10
ZG20CrMo 0. 15-0.25 0.20-0.45 0.50-0.80 0.40-0.70 0.40-0.60
化学成分设计
¾低碳量 （0.04-0.14%）---保证韧性和焊接性 ¾加铌、钒（0.03-0.10%）---生成 Nb(C,N)、
V(C,N)，细化晶粒 ¾加钼---热处理得到弥散Nb(C,N)、 V(C,N)，达
到析出强化效果
7.6 微量合金化铸钢
二、硼系微合金化钢
性能特点
¾ 高淬透性 ¾ 良好的综合力学性能。