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第1章 绪论1

1.1 铸钢工业的发展1

1.1.1 铸钢件的出现和铸钢工业的形成（1845～1940年）1

1.1.2 20世纪40年代以后铸钢工业的技术进步2

1.2 铸钢件的优点4

1.2.1 与锻钢件比较4

1.2.2 与焊接结构件比较4

1.2.3 与铸铁件及其他合金铸件比较4

1.3 铸钢件的应用4

1.3.1 电站设备5

1.3.2 铁路机车及车辆6

1.3.3 建筑、工程机械及其他车辆6

1.3.4 矿山设备7

1.3.5 锻压及冶金设备7

1.3.6 航空及航天设备7

1.3.7 高压容器设备7

1.3.8 船舶8

1.3.9 农用机具8

第2章 基本知识9

2.1 钢的金相和热处理基础9

2.1.1 Fe-Fe3C相图9

2.1.2 Fe-Fe3C系合金的分类11

2.1.3 碳钢的铸态组织11

2.1.4 碳钢在加热过程中的组织转变12

2.1.5 碳钢在冷却过程中的组织转变13

2.1.6 碳对碳钢显微组织和性能的影响14

2.2 钢的合金化基本知识16

2.2.1 合金元素在钢中存在的形态16

2.2.2 合金元素对相图的影响17

2.2.3 合金元素对等温转变曲线的影响20

2.2.4 合金元素对钢的组织及性能的影响20

2.2.5 常用合金化元素在钢中的作用26

2.3 影响铸钢性能的一些因素27

2.3.1 钢中常见杂质元素的影响27

2.3.2 钢中非金属夹杂物的影响30

2.3.3 铸钢凝固速度对组织和性能的影响32

2.4 电弧炉炼钢基本知识33

2.4.1 电弧炉炼钢方法的分类33

2.4.2 电弧炉炼钢中的炉渣33

2.4.3 炼钢中冶金反应的热力学37

2.4.4 炼钢中冶金反应的动力学43

2.5 感应电炉炼钢基本知识44

2.5.1 无芯感应电炉炼钢原理44

2.5.2 感应电炉炼钢的优缺点45

2.5.3 真空感应电炉炼钢45

2.6 炉外精炼基本知识47

2.6.1 炉外精炼的重要作用47

2.6.2 炉外精炼技术的发展47

2.6.3 炉外精炼的特点和方法48

2.6.4 炉外精炼的基本原理48

2.6.5 炉外精炼技术在铸钢生产中的应用51

2.6.6 纯净钢精炼技术52

2.6.7 炉外精炼技术发展的趋势54

参考文献54

第3章 铸钢的分类及牌号表示方法55

3.1 铸钢的分类55

3.2 我国铸钢牌号的表示方法55

3.3 某些国家铸钢牌号的表示方法56

3.3.1 国际标准化组织（ISO）56

3.3.2 欧洲标准化委员会（EN）56

3.3.3 德国［DIN（SEW）］57

3.3.4 美国国家标准（ANSI/ASTM）57

3.3.5 英国（BS）58

3.3.6 法国（NF）58

3.3.7 日本（JIS）59

3.3.8 俄罗斯（ΓOCT）59

3.4 各国铸钢牌号表示方法对照表59

第4章 一般工程与结构用铸造碳钢和高强度铸钢63

4.1 铸造碳钢63

4.1.1 一般工程用铸造碳钢63

4.1.2 特殊情况下的处理方法68

4.2 一般工程与结构用高强度铸钢71

4.2.1 国际标准71

4.2.2 美国标准71

4.2.3 其他国家的有关标准72

4.3 焊接结构用铸钢72

4.3.1 国际标准72

4.3.2 中国标准72

4.3.3 日本标准73

4.3.4 美国标准73

4.3.5 德国标准73

4.4 碳钢的物理性能和铸造性能75

4.4.1 物理性能75

4.4.2 铸造性能80

4.5 碳钢的典型金相组织83

4.5.1 铸态组织84

4.5.2 低碳（w（C）=0.2 ％）铸钢的典型金相组织85

4.5.3 中碳（w（C）=0.4 4％）铸钢的典型金相组织86

4.5.4 高碳亚共析（w（C）=0.6 4％）铸钢的典型金相组织88

4.5.5 高碳过共析（w（C）=1.2 ％）铸钢的典型金相组织90

4.5.6 铸造碳钢的断面效应90

第5章 铸造中、低合金钢92

5.1 低合金结构铸钢92

5.1.1 国家标准低合金结构铸钢92

5.1.2 行业标准低合金铸钢（JB/T6402—2006）93

5.2 我国的中、低合金高强度铸钢96

5.2.1 铸造锰钢96

5.2.2 铸造硅锰钢97

5.2.3 铸造锰钼钢98

5.2.4 铸造硅锰钼钢98

5.2.5 铸造锰钼钒及铸造硅锰钼钒钢98

5.2.6 铸造锰钼钒铜钢99

5.2.7 铸造铬钢99

5.2.8 铬钼铸钢100

5.2.9 铬锰硅铸钢101

5.2.10 铬锰钼铸钢101

5.2.11 铬钼钒铸钢102

5.2.12 铬铜铸钢102

5.2.13 钼铸钢103

5.2.14 铬镍钼铸钢103

5.2.15 铜铸钢104

5.3 微量合金化铸钢104

5.3.1 钒、铌系微量合金化铸钢104

5.3.2 硼系微量合金化铸钢110

5.3.3 稀土铸钢110

5.4 国外的中、低合金铸钢111

5.4.1 欧洲标准（EN）中、低合金铸钢111

5.4.2 美国的中、低合金铸钢116

5.4.3 日本的低合金铸钢121

5.4.4 德国的低合金高强度铸钢123

5.4.5 俄罗斯合金铸钢128

5.4.6 法国工程与结构用铸钢128

5.4.7 英国工程与结构用铸钢133

5.4.8 瑞典非合金和合金铸钢133

5.4.9 美国某公司典型低合金钢成分对照135

5.5 低合金高强度铸钢的典型金相组织144

5.5.1 w（Mn）=1.5 ％的铸钢144

5.5.2 w（Mo）=0.5 ％的铸钢145

5.5.3 铬钼钒铸钢145

5.5.4 铬铸钢147

5.5.5 铬钼铸钢147

5.5.6 铬钼铸钢148

5.5.7 铬钼铸钢149

5.5.8 铬钼铸钢150

5.5.9 铬镍钼铸钢151

5.5.10 镍铸钢151

第6章 铸造不锈钢与耐热钢153

6.1 工程与结构用中、高强度马氏体不锈钢153

6.1.1 有关标准153

6.1.2 w（Cr）=13％、w（Ni）=4％左右的铸钢164

6.1.3 沉淀硬化不锈钢170

6.2 耐腐蚀铸造不锈钢及镍基铸造合金173

6.2.1 耐腐蚀不锈钢的品种173

6.2.2 耐腐蚀不锈钢的化学成分和力学、物理性能174

6.2.3 耐腐蚀不锈钢的有关标准175

6.2.4 耐腐蚀不锈钢的物理性能209

6.2.5 耐腐蚀不锈钢的典型金相组织218

6.2.6 耐腐蚀镍基合金220

6.3 铸造耐热钢231

6.3.1 耐热钢的分类231

6.3.2 有关标准231

6.3.3 耐热钢铸件的耐热性能251

6.3.4 高合金耐热钢和耐腐蚀钢的焊接性能253

6.3.5 耐热钢铸件的典型金相组织253

第7章 铸造耐磨钢256

7.1 耐磨锰钢256

7.1.1 Mn13系列的耐磨高锰钢256

7.1.2 耐磨中锰钢268

7.1.3 Mn17耐磨高锰钢268

7.2 耐磨中铬钢268

7.3 耐磨低合金钢269

7.3.1 水淬热处理低合金马氏体耐磨钢270

7.3.2 油淬、空淬热处理低合金马氏体耐磨钢271

7.3.3 正火热处理低合金珠光体耐磨钢272

7.4 耐磨碳钢273

7.5 铸造石墨钢273

参考文献274

第8章 铸造特殊用钢及专业用钢275

8.1 低温用铸钢275

8.1.1 低温用铸钢275

8.1.2 美国的低温用铸钢标准275

8.1.3 日本的低温高压用铸钢标准278

8.1.4 俄罗斯低温及耐磨钢铸件278

8.1.5 法国低温用铸钢280

8.2 铸造工具钢281

8.2.1 美国标准281

8.2.2 美国某公司铸造工具钢成分对照281

8.3 承压铸钢284

8.3.1 中国的承压铸钢件标准284

8.3.2 ISO承压铸钢289

8.3.3 美国承压铸钢标准296

8.3.4 英国承压铸钢306

8.3.5 日本承压铸钢309

8.3.6 法国承压铸钢310

8.4 精密铸造用铸钢及合金313

8.4.1 英国精密铸造碳钢和低合金铸钢313

8.4.2 美国精密铸造用铸钢及其合金313

8.4.3 美国某公司钴基合金成分对照313

8.4.4 德国医疗器械用铸造不锈钢313

8.4.5 中国精密铸造用铸钢313

8.4.6 ISO精密铸造用铸钢313

8.5 离心铸造铸钢管320

8.5.1 美国离心铸钢管320

8.5.2 日本离心铸造用铸钢324

8.5.3 ISO离心铸钢及其合金325

8.6 专业铸造用钢326

8.6.1 重型与矿山机器用铸钢326

8.6.2 水轮机常用铸钢326

8.6.3 汽轮机常用铸钢326

8.6.4 机车车辆常用铸钢326

8.6.5 常用铸钢轧辊用钢326

8.6.6 无磁及电工用铸钢326

参考文献334

第9章 铸造用钢的熔炼335

9.1 炼钢用原材料335

9.1.1 金属材料335

9.1.2 造渣材料、氧化剂和增碳剂355

9.1.3 耐火材料358

9.1.4 其他材料369

9.2 普通功率炼钢电弧炉的构造及主要技术性能373

9.3 碱性电弧炉氧化法炼钢工艺376

9.3.1 修补炉衬、配料及装料376

9.3.2 熔化期的技术措施378

9.3.3 氧化期的技术要求及过程控制379

9.3.4 还原期的技术要求及过程控制383

9.3.5 冶炼过程中对钢液温度的控制385

9.3.6 出钢的技术要求386

9.3.7 碳钢氧化法冶炼工艺386

9.3.8 低合金钢氧化法冶炼工艺386

9.3.9 高合金钢氧化法冶炼工艺390

9.3.10 初炼钢液的冶炼工艺394

9.4 碱性电弧炉返回法炼钢工艺395

9.4.1 返回法炼钢的工艺要点395

9.4.2 高合金钢返回法冶炼工艺397

9.5 碱性电弧炉不氧化法炼钢工艺399

9.5.1 不氧化法炼钢的工艺要点399

9.5.2 高合金钢不氧化法冶炼工艺401

9.6 酸性电弧炉炼钢工艺403

9.6.1 酸性电弧炉炼钢工艺特点403

9.6.2 补炉、配料及装料403

9.6.3 氧化法冶炼工艺403

9.6.4 不氧化法冶炼工艺405

9.6.5 硅还原法冶炼工艺405

9.7 电弧炉炼钢的合理供电制度406

9.7.1 电弧炉的主要电路及电气装置406

9.7.2 合理的供电制度406

9.8 电弧炉炼钢的节能技术408

9.8.1 高阻抗技术409

9.8.2 泡沫渣技术410

9.8.3 水冷炉壁和水冷炉盖技术410

9.8.4 无渣出钢技术411

9.8.5 废钢预热技术411

9.8.6 氧-燃烧嘴助熔技术412

9.8.7 底吹气体搅拌技术413

9.9 直流电弧炉设备简介及特点414

9.9.1 发展概况414

9.9.2 直流电弧炉的特点415

9.9.3 直流电弧炉的类型及冶炼工艺特点415

9.10 感应电炉炼钢设备简介及工艺418

9.10.1 炼钢用感应电炉的主要技术性能418

9.10.2 感应电炉炼钢工艺419

9.11 钢的浇注425

9.11.1 盛钢桶的形式与规格425

9.11.2 盛钢桶的准备426

9.11.3 钢液在盛钢桶中的镇静427

9.11.4 铸钢件的浇注温度和浇注速度427

9.11.5 保护浇注428

9.11.6 浇注操作工艺要点428

参考文献429

第10章 铸造用钢的炉外精炼430

10.1 概述430

10.1.1 炉外精炼的任务430

10.1.2 炉外精炼的主要优点430

10.1.3 炉外精炼的基本功能430

10.2 炉外精炼工艺的种类及其特点432

10.3 钢液滴流真空除气法436

10.3.1 钢包除气法（LD法）436

10.3.2 倒包除气法（SLD法）436

10.3.3 出钢除气法（TD法）437

10.4 钢包精炼法437

10.4.1 LF（V）钢包精炼法437

10.4.2 ASEA-SKF钢包精炼法442

10.4.3 真空电弧加热除气法（VAD法）446

10.5 氩氧脱碳和真空氧脱碳精炼法（AOD法、VOD法）447

10.5.1 AOD法工艺及设备447

10.5.2 VOD法工艺及设备453

10.6 真空提升除气法（DH法）和真空循环除气法（RH法）461

10.6.1 概况461

10.6.2 真空提升除气法（DH法）461

10.6.3 真空循环除气法（RH法）462

10.7 其他炉外精炼方法468

10.7.1 钢包喷粉精炼法468

10.7.2 钢包吹氩技术470

10.7.3 钢包喂线法472

10.8 炉外精炼用原材料474

10.8.1 耐火材料474

10.8.2 电极481

10.8.3 辅助材料481

10.8.4 惰性气体482

10.9 纯净钢生产技术482

10.9.1 纯净钢概念及当今水平482

10.9.2 有害元素去除途径483

10.9.3 纯净钢冶炼工艺路线483

参考文献484

第11章 铸钢件的热处理485

11.1 铸钢件热处理的一般问题485

11.1.1 铸钢件热处理的特点485

11.1.2 铸钢件热处理的主要工艺要素485

11.1.3 铸钢件的热处理方式486

11.1.4 热处理对铸钢件性能的影响491

11.2 铸钢件的表面热处理和化学热处理495

11.2.1 铸钢件的表面热处理495

11.2.2 铸钢件的化学热处理499

11.3 各种铸钢件的热处理工艺502

11.3.1 碳钢铸件的热处理502

11.3.2 中、低合金钢铸件的热处理504

11.3.3 耐磨铸钢件的热处理508

11.3.4 耐腐蚀不锈钢铸件的热处理515

11.3.5 耐热铸钢件的热处理522

11.3.6 铸造工、模具钢铸件的热处理524

11.3.7 专业用铸钢件的热处理527

11.3.8 低温用铸钢件的热处理533

11.3.9 大型铸钢件的热处理534

11.4 铸钢件热处理时常见的缺陷536

11.5 铸钢件热处理车间常用的加热设备538

11.5.1 热处理用加热炉的分类538

11.5.2 油炉539

11.5.3 煤气炉540

11.5.4 电炉540

11.6 铸钢热处理节能简介546

11.6.1 热处理节能的基本策略546

11.6.2 热处理节能相关名词及技术经济指标546

11.6.3 热处理节能方法简介546

11.7 铸钢热处理生产的环境污染及防治548

参考文献549

第12章 铸钢件的质量检测550

12.1 铸钢金相组织的检验550

12.1.1 宏观组织检验550

12.1.2 微观组织检验553

12.1.3 断口的检验和分析562

12.1.4 微区成分分析和相结构分析566

12.2 铸钢化学成分分析568

12.2.1 常规化学分析568

12.2.2 仪器分析技术572

12.2.3 氮、氢、氧含量分析575

12.3 铸钢力学性能试验577

12.3.1 试块577

12.3.2 拉伸试验577

12.3.3 硬度试验579

12.3.4 冲击试验581

12.3.5 弯曲试验583

12.3.6 疲劳性能试验583

12.3.7 断裂韧度试验585

12.4 铸钢的特殊性能测定587

12.4.1 铸钢的长期高温性能测定587

12.4.2 耐腐蚀性能的测定592

12.4.3 铸钢件耐磨性的测定593

12.5 铸钢的物理性能测定596

12.5.1 密度的测定596

12.5.2 弹性模量的测定597

12.5.3 比热容的测定597

12.5.4 线胀系数测定598

12.5.5 热导率的测定599

12.5.6 电阻率的测定600

12.5.7 磁学性能（磁导率、磁矫顽力）的测定601

12.5.8 热分析法602

12.6 铸钢工艺性能的测定604

12.6.1 铸造性能的测定604

12.6.2 铸钢的焊接性能测定609

12.6.3 铸钢的切削性能测定610

12.6.4 温度的测定611

12.7 铸钢的无损检测和质量分级615

12.7.1 射线照相检测615

12.7.2 超声波检测618

12.7.3 磁粉检测622

12.7.4 渗透探伤624

12.8 铸钢件的主要缺陷625

12.8.1 铸钢件常见缺陷的特征、形成原因及预防方法627

12.8.2 铸钢件的铸造缺陷类别及产生原因629

12.8.3 铸钢件的冶金缺陷629

参考文献631

附录632

附录A 铸钢件交货通用技术条件632

附录B 金属的物理性能639

附录C 钢中主要元素对钢的熔点和密度的影响641

附录D 钢的硬度值换算表642

附录E 元素周期表647