桥梁支座铸钢件的机械性能

ZG270-500是桥梁支座普遍采用的原材料。本文从化学成分、热处理工艺、连体试棒铸造与加工、拉力试验等方面，说明了如何有效地保证ZG270-500铸钢件的机械性能要求。

由于ZG270-500铸钢在退火后具有较好的综合机械性能，铁路桥梁盆式橡胶支座、钢支座及新版的公路桥梁盆式支座普遍采用ZG270-500铸钢，而桥梁支座在桥梁中的作用非常重要，它将桥梁上部结构与下部结构连接，要求有足够的承载能力，以保证桥梁在运营中的安全以至地震时抗震的要求。一旦桥梁支座破坏，就可能发生桥梁坍塌的危险，造成重大的人员生命和经济财产损失，而要保证桥梁支座的质量，必须保证支座铸钢件的机械性能要求。

三、如何保证ZG270-500的机械性能

1.要保证铸造浇铸前的化学成分

要保证铸件的机械性能符合标准要求,首先要保证铸件的化学成分。首先对铸造原材料要进行适度筛选,尽量少用或不用杂质或合金素(如Cr、W、Ni等)高的废钢,否则铸件中由于杂质或合金化的影响,使铸件退火后的机械性能难以满足标准要求。其次,在浇铸前,要加入钢水净化剂,对钢水进行净化,除去钢水中的大部分杂质及有害元素,特别要注意的一点是,并非化学成分满足标准要求,退火后机械性能就能满足标准要求。如果碳、锰含量太低,铸件的强度指标将不能满足标准要求,如果碳含量过高,钢的韧性、塑性指标将难以满足要求。经过多年的试验,作者摸索出ZG270-500的碳及锰含量范围:碳含量027-0.33%,锰含量06-0.9%,经合适的退后,机械性能,各项指标均有一定的安全裕度,为搭配,分别为:屈服强度在330MPa左右,抗拉强度在570MPa左右,伸长率在35%左右,冲击功在30J左右,收缩率在40%左右,以上控制如有难度,碳含量0.25-0.35%,锰含量0.6-1.09%,退火合适时,也能保证合格。

2.连体试棒的铸造质量

要保证铸件的机械性能要通过连体试棒来检测,退火时因连体试棒体积小,连接部位截面积小,在工件退火工艺合适的情况下,连体试棒退火更充分,不会有什么问题。但是,由于连体试棒尺寸小,在边缘,浇铸时易出现疏松,这样,在化学成分和退火均没有问题的情况下,由于连体试棒疏松,检验时会出现强度不能满足要求,而肉眼又很难判断试棒是否疏松。此时,虽然试棒不合格,但工件本体不一定疏松不一定不合格,容易造成误判,有经验的试验人员,除对拉断的试样进行分析外,可根据伸长率、收缩率和冲击功的大小及化学成分判断是否是疏松。如碳及锰含量不低,伸长率、收缩率及冲击功均较高的话,强度不应该低,基本可判定为试棒疏松,工件可放行进行加工,在下面的探伤工序,如果工件疏松还可检出,如果不疏松,则工件没问题,但这要求试验人员要有丰富的经验,有条件的应对试棒进行金相分析。

3.支座铸钢件的热处理

由于文座铸钢件机械性能指标较低,采用退火或正火即可达到。支座铸钢件,如盆式支座、球型支座、柱面支座、双曲面支座的铸钢件,形状都比较简单,尺寸比较小,且都是毛坯件,在空气炉内加热时,对热处理时的入炉温度、加热速度及出炉温度一般没有什么严格要求,不必十分注意,只有盆式支座的固定上座板,截面过渡较大,在铸造时,应力较大,特别圆柱体内拉应力较大,易变形开裂。清砂后应趁热及时入炉进行热处理。必要时应分级加热,降温出炉,有些铸钢厂热处理不及时,造成开裂。另外,由于盆式支座固定上座板的厚度尺寸比单向上、中及下座板大,加热时需要的保温时间长。在其它件加热充分后,固定上座板还要再继续保温,这样会降低生产效率浪费能源,故盆式支座固定上座板宜分批单独铸造、单独退火,有利于保证质量,提高生产效率、节约能源。有些工厂,各种大小、形状不一的件一起退火,造成盆式支座固定上退火不充分、开裂,这是应该注意的支座铸钢件的退火设备,目前多数采用煤气加热炉,成本较低退火质量较稳定。有些工厂采用燃煤反射炉,炉内温差大,特别当炉门密封性差及烟道不畅时,炉内温差很大,很难保证一炉内退火件质量合格,经常造成部分件退火不充分,而有的则退火温度过高。有的厂采用电炉退火,工艺控制很好,但成本太高对于退火或正火的温度,根据我们几年来的经验,要远远高于一般教科书或资料上介绍的830-850℃或850-870℃,采用880-900℃较为合适。由于铸钢件的铸态组织中,常有粗大的枝晶、柱状晶,偏析严重,加热温度偏低,不但生产效率低,也不利于组织及成分的均匀化,机械性能也不容易合格。

4.连体试棒的加工与试验

作为有经验的检验人员,检验铸件时,首先看铸件的颜色,由此可判断热处理时的温度是否过高或过低。在撬下连体试棒后,从断裂的过程看是否脆断和观察连接处的断口,大致可判断试棒是否能够合格试棒加工时,拉伸试棒除要保证各圆柱面的同心外,还要注意粗糙度、过渡圆角要保证图纸要求,绝不允许扎刀,还要保证拉伸部分特别标距内直径的尺寸在公差范围之内。冲击试样要保证形位公差尺寸公差要求,特别缺口部分的尺寸要求,应经常在投影仪上进行检在进行拉伸试验时,直径测量要准确,要注意避免偏斜拉伸。冲击试验时,试样要放正,要注意试验环境及试样的温度符合要求以上是作者的一些工作经验,曾向很多铸钢厂及同行厂推荐,得较好的反馈。