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鑄鋼件具有較高的強(qiáng)度和良好的韌性,適用于制 造承受重載荷及經(jīng)受沖擊和震動(dòng)的零件。近幾年來(lái), 中國(guó)鑄鋼件產(chǎn)量在鑄件占比中穩(wěn)步增漲,截止2020年 底產(chǎn)量占比升至12.2%。好的鑄鋼件需要優(yōu)質(zhì)的鋼液, 通過(guò)機(jī)械化、自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化技術(shù)不斷發(fā) 展及深入應(yīng)用,工藝技術(shù)的不斷改進(jìn),采用煉鋼新技 術(shù),國(guó)內(nèi)外在鑄鋼熔煉及凈化技術(shù)水平方面都有很大 的提升,鋼液質(zhì)量不斷提高。 鑄鋼生產(chǎn)上應(yīng)用最廣泛的是電弧爐煉鋼,在一 些小型鑄鋼件的生產(chǎn)中,感應(yīng)電爐應(yīng)用也比較普遍。 通過(guò)電弧爐煉鋼,在鋼液中仍存在氣體和非金屬夾 雜物,微量元素也難以控制,對(duì)于質(zhì)量要求較高的鑄 件很難達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求,影響鑄鋼件性能。隨著爐外精 煉技術(shù)和真空處理技術(shù)的發(fā)展,與電弧爐和感應(yīng)電爐 相配合,形成聯(lián)合熔煉精煉技術(shù),極大提高了鋼液的 純凈度和冶煉,使鋼的力學(xué)性能,特別是韌性大為提 高,為高強(qiáng)度鑄鋼、超高強(qiáng)度鑄鋼、特種鑄鋼和不銹 鋼的生產(chǎn)創(chuàng)造了條件。 國(guó)內(nèi)一些企業(yè)和研究單位對(duì)鑄鋼熔煉和凈化技術(shù) 也開(kāi)展了很多研究工作,大型鑄鋼件金屬熔煉中成分 的精確控制技術(shù),雜質(zhì)及有害元素去除技術(shù),真空凈 化除氣技術(shù)等方面都取得了顯著成效,對(duì)促進(jìn)大型鑄 鋼件向高水平、高質(zhì)量發(fā)展有著重要作用。但目前我 國(guó)一些鋼種的潔凈度水平還低于國(guó)外先進(jìn)水平,O、 N、S、P、H等雜質(zhì)元素總和比國(guó)外高20×106 左右。
目前我國(guó)鑄鋼市場(chǎng)產(chǎn)能過(guò)剩,市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈。勞動(dòng)力成本和鑄造原材料成本的增加,普通鑄件 的價(jià)格反而越來(lái)越低。企業(yè)的根本出路是提高技術(shù)和 管理水平,生產(chǎn)高質(zhì)量、高附加值的鑄件。目前,鑄 鋼冶煉領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)主要是以下幾個(gè)方面。

1、鋼液熔煉向高純凈度鋼液技術(shù)發(fā)展,嚴(yán) 格控制熔煉過(guò)程,控制S≤0.005%、P≤0.012%、 O≤30×10-6和H≤5×10-6。通過(guò)鋼液精煉,控制微量元 素,提高鋼液質(zhì)量和保證鑄件質(zhì)量穩(wěn)定性。
2、開(kāi)展綠色鑄造技術(shù),提高清潔化生產(chǎn)水平, 鋼液熔煉向智能化方向發(fā)展,通過(guò)機(jī)械化與智能化控 制冶煉過(guò)程,減少人為操作過(guò)程的不確定性。
3、在冶煉和鑄造工藝設(shè)計(jì)過(guò)程中,采用計(jì)算機(jī) 模擬技術(shù),了解冶煉材料特性,模擬鑄件的充型、凝 固過(guò)程,從而優(yōu)化工藝,提高鑄件質(zhì)量。
4、繼續(xù)開(kāi)展高端鑄件的材料及冶煉工藝研究, 尤其對(duì)高端鑄件熔煉過(guò)程中有害元素及標(biāo)準(zhǔn)成分的優(yōu) 化問(wèn)題。完善鑄造材料工程應(yīng)用基礎(chǔ)數(shù)據(jù),如海工裝 備用耐海水腐蝕雙相鑄造不銹鋼材料體系等,建立起 以服役條件為指導(dǎo)的質(zhì)量及制造體系。
5、開(kāi)展新型發(fā)電設(shè)備用大型高端鑄鋼件鑄造技 術(shù),通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新和工藝改進(jìn)擺脫對(duì)部分核電設(shè)備用 大型不銹鋼鑄件和新型火電設(shè)備用耐高溫鑄件進(jìn)口的 依賴(lài)。國(guó)內(nèi)特大型合金鋼鑄錠熔鑄過(guò)程內(nèi)部缺陷控制 技術(shù)和極端工作條件下服役過(guò)程可靠性仍需攻關(guān)。

隨著航空航天、軍工、化工和高端汽車(chē)等行業(yè)高 速發(fā)展,傳統(tǒng)鑄造方法已無(wú)法滿(mǎn)足高品質(zhì)要求,特種 鑄造生產(chǎn)新技術(shù),如電渣熔鑄、連軋連鑄、消失模鑄 造、半固態(tài)鑄造和激光熔覆等技術(shù)得到大力推廣。通 過(guò)優(yōu)化鑄型制造工藝、改善充填及凝固條件等方法, 實(shí)現(xiàn)鑄件近凈成形、質(zhì)量?jī)?yōu)異、尺寸精度高、生產(chǎn)效 率高和環(huán)境污染少,并逐步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化。

電渣熔鑄技術(shù) 電渣熔鑄技術(shù)具有組織致密、純凈度高和成分均 勻等特點(diǎn),應(yīng)用于綜合性能要求較高零部件毛坯。 國(guó)外以美國(guó)、德國(guó)和瑞典等為代表,其電渣重熔裝備 和技術(shù)較為成熟,并大范圍推廣應(yīng)用在航空航天、軍 工和核電等行業(yè)。我國(guó)在理論研究方面,如熱平衡計(jì) 算、渣系開(kāi)發(fā)和熱平衡計(jì)算等貢獻(xiàn)了較多獨(dú)創(chuàng)性工 作。沈陽(yáng)鑄造研究所采用電渣熔鑄技術(shù)制造出水輪機(jī) 導(dǎo)葉鑄件,具有雜質(zhì)元素低、組織致密、材料利用率 高等特點(diǎn),顯著提高了產(chǎn)品塑韌性、抗疲勞和抗汽蝕 性能。電渣重熔冶金新技術(shù)以電渣連鑄、可控氣氛和 液態(tài)電渣澆注為代表,未來(lái)將與鋼鐵冶金流程緊密結(jié) 合,有著廣闊應(yīng)用前景。

連鑄連軋技術(shù) 中國(guó)擁有較多薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線(xiàn),在高效連 鑄、電磁連鑄技術(shù)等方面發(fā)展迅速,但雙輥薄帶連鑄 技術(shù)距離國(guó)外先進(jìn)水平仍有一定差距。珠鋼、寶武鋼 鐵等企業(yè)與科研院所聯(lián)合開(kāi)發(fā)了薄板坯連鑄連軋流程 微合金化技術(shù),實(shí)現(xiàn)鋼帶晶粒和析出物的細(xì)化,制備 出高強(qiáng)度和良好塑韌性鋼帶,已應(yīng)用于工程機(jī)械、 特種設(shè)備等領(lǐng)域。河南科技大學(xué)開(kāi)發(fā)了半熔態(tài)連續(xù)鑄 軋復(fù)合技術(shù),實(shí)現(xiàn)低鑄軋力下寬幅銅板帶和鋁液無(wú) 氧化短流程復(fù)合成形。未來(lái)連鑄連軋技術(shù)將圍繞更廣 泛高附加值合金、更大規(guī)格、高效節(jié)能和智能化控制 等方向發(fā)展。

消失模鑄造技術(shù) 消失模鑄造技術(shù)以近無(wú)余量、精確成形的特點(diǎn), 大量推廣應(yīng)用于形狀復(fù)雜的管狀、箱體和缸體類(lèi)等, 多用于耐磨、耐熱和耐腐蝕等鑄鋼件。M.R. Barone 等建立了消失模中金屬液與泡沫模氣體擴(kuò)散和熱量 傳遞等模型,可較好指導(dǎo)充型凝固過(guò)程。為解決鑄鋼 件增碳問(wèn)題,除了減少泡沫模型含碳量,富氧燃燒技 術(shù)、負(fù)壓燃燒空殼鑄造、排碳法和無(wú)薄膜密封等消失 模鑄造新技術(shù)逐步推廣應(yīng)用。隨著中大型規(guī)格和綜合 性能要求更高鑄鋼件需求與日俱增,消失模鑄造技術(shù) 正值快速發(fā)展期,未來(lái)將重點(diǎn)圍繞先進(jìn)技術(shù)、新型泡 沫模材料、材料成分設(shè)計(jì)、合成涂料、廢氣環(huán)保凈化 和智能化生產(chǎn)等方面發(fā)展。

半固態(tài)鑄造技術(shù) 半固態(tài)鑄造技術(shù)具有近終成形、生產(chǎn)效率高、組 織均勻和氣孔偏析少等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、航 空航天和電子等高端零部件領(lǐng)域。近年來(lái)利用模鍛、 軋制等傳統(tǒng)技術(shù)與半固態(tài)金屬流變和觸變成形相結(jié) 合,開(kāi)發(fā)出復(fù)合鑄造法和鑄鍛成形等新技術(shù),可明顯 改善材料的組織和性能。英國(guó)布魯內(nèi)爾大學(xué)開(kāi)發(fā)出半 固態(tài)金屬雙螺旋流變擠壓工藝,通過(guò)雙螺旋桿轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn) 生較強(qiáng)剪切速率和紊流獲得半固態(tài)金屬漿料,實(shí)現(xiàn)多 種金屬高效制備成形。北京科技大學(xué)研制了高熔點(diǎn)黑 色金屬的半固態(tài)鑄造成形裝置,實(shí)現(xiàn)了高碳工具鋼、 不銹鋼等鋼種的制備。但是,我國(guó)受制于成形設(shè)備研 發(fā),距離國(guó)外先進(jìn)水平仍有差距。隨著高品質(zhì)、精密 鑄件產(chǎn)品需求增大,未來(lái)技術(shù)將朝向高性能合金材料 開(kāi)發(fā)、數(shù)值模擬仿真、新型制漿及流變成形一體化等 方面發(fā)展

激光熔覆技術(shù) 激光熔覆技術(shù)具有熔覆層組織致密、強(qiáng)度高和高 耐磨性等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于船舶、航空航天和工程機(jī) 械等行業(yè)。國(guó)際上Trumpf、Rofin和Laserline等公司 技術(shù)處于領(lǐng)先,已實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化。美國(guó)AeroMet 公司激光熔覆制備的Ti-6A1-4V鈦合金飛機(jī)零部件疲勞 2022年 第4期/第71卷 專(zhuān)家視野 399 壽命可提高兩倍。Zhu等采用激光熔覆與超聲波相結(jié) 合在45# 鋼表面熔覆了Inconel 718合金,熔覆層實(shí)現(xiàn)了 晶粒細(xì)小、氣孔率低和耐磨性能優(yōu)異。激光熔覆技術(shù) 綜合了材料、光學(xué)及控制工程多學(xué)科,未來(lái)將圍繞數(shù) 值模擬、熔覆材料設(shè)計(jì)、工藝參數(shù)和智能化等方面發(fā)展。

304、316都是奧氏體不銹鋼不銹鋼常按組織狀態(tài)分為：馬氏體鋼、鐵素體鋼、奧氏體鋼、奧氏體-鐵素體（雙相）不銹鋼及沉淀硬化不銹鋼等。另外,可按成分分為：鉻不銹鋼、鉻鎳不銹鋼和鉻錳氮不銹鋼等。其中奧氏體不銹鋼綜合性能最好,且沒(méi)有磁性,所以在我們?nèi)粘Ｉ�活中的�?yīng)用最為廣泛,304、316都屬于奧氏體不銹鋼。