自2000年以來，鋼鑄件已逐漸成為大王精鑄業務中日益重要的組成部分。我們位於中國丹東的鑄鋼廠，擁有出色的設計、良好的專案管理及品質保證。與其他同業相比，低成本、高品質以及持續提升的產能，使我們在鋼鑄產業中脫穎而出，並贏得了眾多知名的鋼鑄專案。
影響鑄鋼等級的因素
鑄鋼等級的劃分受到鑄鋼的化學成分、處理方式及機械特性的影響。除了材料中碳和其他合金的實際百分比外，微觀結構也會對鑄鋼的機械性能產生重大影響，進而影響鑄鋼等級的分類。
了解鑄鋼的微觀結構、冷熱成型的使用方法，以及製造後如何處理鑄鋼，是至關重要的。此外，操控鑄鋼的成分與微觀結構會導致不同特性之間的變化。例如，更複雜的鑄鋼最終可能會降低強度等級。
微觀組織對鑄鋼等級的影響
鑄鋼的微觀結構是指分子間的作用力如何連接。加熱與冷卻過程可將微觀結構從一種形式轉變為另一種形式，進而影響鑄鋼等級。
鑄鋼的微觀結構無法用肉眼觀察，但可以在顯微鏡下研究。鑄鋼可使用幾種不同的微觀結構-鐵素體、珠光體、馬田鐵、雪明碳鐵和奧氏體。
鐵氧體
一般來說，含碳量較淺的鑄鋼都會採用這種顯微組織。鐵素體的特徵形狀為體心立方 (BCC) 晶體結構。從外觀上看，它是一個立方體，每個角落都有一個分子，立方體的中心則有一個分子。與其他鑄鋼等級的微觀結構相比，BCC 的分子排列較為疏松。然而，在不改變鐵素體微觀結構的情況下，鑄鋼中的碳添加量微乎其微，在室溫下只有 0.006%。
奧氏體
奧氏體是當鑄鋼鐵基合金加熱至 1500°F 以上但 1800°F 以下時所形成的微觀結構。如果鑄鋼中含有適當的合金，例如鎳，鑄鋼材料即使在冷卻時也會維持這種微觀結構。奧氏體的特徵形狀為面心立方 (FCC) 晶體結構。外觀上類似立方體，每個角落都有一個分子，立方體的每一面中央都有一個分子。奧氏體結構中的分子密度比鐵素體結構中的鑄鋼分子密度大。奧氏體的含碳量可高達 2%，是鑄鋼等級中常見的微觀結構。
水泥礦
當鋼鑄件加熱至奧氏體範圍時，需要在沒有任何合金的情況下進行冷卻，以維持奧氏體形狀。也就是說，鑄鋼的微觀結構會恢復到鐵素體的形式。然而，如果鑄鋼中的碳含量優於 0.006%，多餘的碳原子會與鐵結合，形成稱為 Fe3C 或雪明碳鐵的化合物。在一般情況下，雪明碳鐵不會單獨出現，因為有些鑄鋼等級會維持鐵素體。
珍珠岩
珠光體是由鑄鋼等級的鐵素體與雪明碳鐵交替形成的層狀結構。當鑄造鋼種緩慢冷卻時，會形成共晶混合物。共晶混合物是由兩種熔融材料同時結晶所產生的混合物。在這些條件下，鑄鋼級的鐵素體與雪明碳鐵會同時形成，因此在微觀結構內形成交替層。
馬氏體
馬氏體具有體心四方晶體結構。這種微晶形式是藉由快速冷卻鑄鋼，使碳原子被困在鐵晶格內而得到的。最後，可以得到具有非常堅硬的針狀結構的鑄鋼等級。具有馬氏體微晶結構的鑄鋼通常是一種 低碳鋼 含約 12% 鉻的合金。
鑄鋼製造商和消費者需要瞭解鑄鋼的微觀結構和鑄鋼等級。碳含量、合金濃度及精整方法都會影響鑄鋼等級，以控制成品的性能。根據所使用的精整方法和熱處理，兩種合金含量相同的鋼鑄件可能會有不同的微觀結構。
熱成形和冷成形會影響鋼鑄件等級
鑄鋼是在熔鋼鑄造後形成的。然後，鑄鋼件會進行表面處理，以防止腐蝕。鑄鋼通常會拋入現有的模型：鋼胚、鋼坯和板坯。然後透過軋延形成模具。根據鑄鋼等級、材質及目標應用，可分為熱軋、溫軋或冷軋。在軋延製程中，壓縮變形是透過兩個工作輥來完成。工作輥快速旋轉，同時在鋼鑄件之間拉扯和擠壓鋼材。
冷成形對鑄鋼等級的影響
鑄鋼的微觀結構可透過控制加熱與冷卻而改變。這導致了各種鑄鋼等級的發展。改變微觀結構可改變鑄鋼等級。
冷成形是在鋼鑄件的再結晶溫度以下進行軋延的過程。滾輪對鋼鑄件所施加的壓力會造成材料微觀結構的位錯，進而影響鋼鑄件的等級。隨著這些位錯的累積，鑄鋼會變得越來越硬，難以變形。冷軋也會改變鋼鑄件的脆性等級，這可以透過熱處理克服。
熱成形對鑄鋼等級的影響
熱處理包括退火、淬火及回火等一系列製程。在鑄鋼等級中，彈性與強度成反比。熱處理可增加彈性而犧牲鑄鋼強度等級，反之亦然。
鑄鋼的微觀結構在特定溫度下會發生相變。熱處理是基於對特定轉換點的了解與操作：
正火溫度： 奧氏體是形成其他結構的相。大多數的熱處理會先將鑄鋼加熱至 1500-1800°F 的均勻奧氏體相。
上臨界溫度： 上臨界溫度是雪明碳鐵或鐵素體開始形成的溫度點。當鋼鑄件從正火溫度冷卻時就會發生。視碳含量而定，此溫度點在 1333-1670°F 之間。
臨界溫度較低： 下臨界溫度是由奧氏體轉變為珠光體的點。奧氏體無法在低於 1333°F 的低臨界溫度下存在。
冷卻率： F室溫下鑄造鋼種的顯微組織將決定於上臨界溫度與下臨界溫度的正火溫度。
熱處理類型
球面化
當鋼鑄件加熱至約 1290°F 並持續 30 小時時，會發生球化現象。珠光體微結構中的雪明碳鐵層會轉化為球狀，因而形成最軟且最具延展性的鋼鑄件。
完全退火
首先將鋼鑄件加熱至略高於臨界溫度，然後以每小時約 36°F 的速度冷卻，以達到退火的目的。此製程可產生具彈性且無內應力的粗珠光體結構。
製程退火
製程退火可降低冷作鋼鑄件等級的應力。將鋼鑄件加熱至 1025-1292°F。藉由冷卻鋼鑄件的前晶改質來修復微觀結構中的位錯。
等溫退火
首先將鋼鑄件加熱到上臨界溫度。然後冷卻至較低的臨界溫度並維持。然後逐步冷卻至室溫。此製程可確保鑄鋼材料在下一個冷卻步驟之前達到均一的溫度與微觀結構。
標準化
將鑄鋼加熱至正火溫度一小時。此時，鑄鋼最終進入奧氏體相。然後，鑄鋼經過空氣冷卻。正火可產生具有高強度與硬度的細珠光體微組織。
淬火
鑄鋼經過加熱到正火溫度，然後再淬火（透過浸在水中、鹽水中或油中快速冷卻的方式）到上臨界溫度。淬火過程會產生馬氏體結構。此時，鑄鋼等級具有挑戰性，但非常脆。
回火硬化鋼
回火硬化鋼是最常見的熱處理，因為其鋼材鑄件等級可以精確預測。淬火後的鋼材會重新加熱至低於下臨界點的溫度，然後冷卻。溫度依預期結果而有所不同，298-401°F 是最常見的溫度範圍。此製程藉由允許一些球狀物的形成，來恢復脆性鑄鋼等級的一些韌性。
機械特性會影響鑄鋼等級
根據國際標準，影響鑄鋼等級的機械特性包括以下幾方面。鑄鋼的主要機械特性
硬度
硬度是鑄鋼材料耐磨損的能力。硬度的增加可透過增加碳含量及淬火形成馬田鐵來達成。
電源
強度是指使鑄鋼材料變形所需的力量。正火可使整個鑄鋼材料形成一致的微觀結構，從而提高鑄鋼等級。
可塑性
延展性是鋼鑄件在拉伸應力下變形的等級。由於微觀結構中的位錯，冷軋鋼具有較低的彈性。製程退火可透過重整鑄鋼晶體，消除部分位錯，進而改善彈性。
韌性
韌性是指鋼鑄件承受壓力而不破裂的能力。硬化鋼可藉由回火增加剛性，這是因為鋼鑄件的微觀結構中加入了球狀物。
機械加工性
機械加工性是指鋼鑄件在切削、研磨或鑽孔時所形成的問題及容易程度。機械加工性主要受到鑄鋼等級硬度的影響。材料越複雜，加工就越困難。
可焊性
可焊性是指鋼鑄件的焊接能力。它主要取決於化學成分和熱處理。熔點、導電性和導熱性都會影響鑄鋼的可焊性。
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基於鑄鋼等級的品質描述
品質描述符是使用鑄鋼等級系統評估各種鑄鋼產品時所使用的符號。例如，描述鑄鋼的商業、工業或結構品質。這些鑄鋼等級系統將鋼材分成特定用途，並將製程分成某些區域，方便消費者做決定。根據鑄鋼等級系統，鋼材品質的判斷是透過下列因素的描述：
- 內部健康
- 化學成分和均勻性
- 表面缺陷程度
- 製造過程中的測試範圍
- 內含物的數量、大小和分佈
- 硬化性
鑄鋼分級系統
ASTM、AISI 及 SAE 均已頒布其鋼材鑄件等級分類系統，提供工程師、製造商及消費者判斷鋼材特性的參考標準。鑄鋼等級通常都很特別，描述了鋼材的化學成份、物理性質、熱處理、製造過程及形狀等許多方面。
ASTM 鑄鋼等級系統
ASTM 的鑄鋼等級描述系統採用字母跟序號的形式。例如，使用 "A 「代表黑色金屬，」53 "代表鍍鋅碳鋼的編號。ASTM A53 的意義包括以下幾點：
化學成分：
碳：0.25（A 級）、0.30（B 級）
錳：0.95（A 級）、1.20（B 級）
磷：0.05
硫：0.045
機械行為：
拉伸強度：330 兆帕或 48,000 磅/平方英寸（A 級），414 兆帕或 60,000 磅/平方英寸（B 級）
降伏強度：207 MPa 或 30,000 psi (Grade A)，241 MPa 或 35,000 psi (Grade B)
形式和處理：
管材 NPS 1/8 - NPS 26
鍍鋅鋼
黑色和熱浸
鍍鋅
無縫焊接
SAE 的鑄鋼等級系統
AISI/SAE 的鑄鋼等級系統使用四位數字來分類鑄鋼。前兩位數字表示鋼種及合金元素的濃度，後兩位數字表示鑄鋼所含的碳濃度。例如，SAE 5130 表示鑄鋼含 1% 鉻及 0.30% 碳。字母前綴表示商家的品質。
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