以国家体育场体育场节点为例:首先,节点外型复杂,节点材料属于结构碳钢,此材料使用铸造工艺可提高效率、节约成本。节点产品使用环境特殊,要求使用寿命长、不易更换、安全系数高、抗震。所以材料抗拉强度、屈服强度、延伸率、抗冲击性能等综合性能要有严格要求,从而对化学成分也有严格规定。
3.1 G20Mn5QT的热处理性能
本件含碳量在0.2%左右,在热处理中达到正火温度后,也就是使组织达到γ相区,此时基本组织为γ相或者说奥氏体,随着温度降低,组织向α相转变,转变为α铁,但是Mn和Ni都有扩大γ相区的作用,能使在常温下获得奥氏体组织,所以含碳0.2%的钢通过正火、回火处理后,组织存在相当数量的奥氏体和铁素体,所以材料具有很好的延伸率和冲击韧性。Mn、Ni不仅有扩大γ相区的作用,并都有提高强度的作用。铁素体、奥氏体自身的强度都比较低,都不超过400MPa,但是由于有Mn、Ni、Si的存在,使机械性能得到改善,强度提高,综合性能满足要求。
3.2 G20Mn5QT的铸造性能
合金元素对铸造性能具有影响,首先是C,C有利于改善钢水的流动性,但本产品C含量低,只有0.2%,所以对钢水的流动性不利。Si能降低熔点,改善流动性,本产品含硅量为0.6%,含量不高,Si有良好的脱氧作用,钢水流动性会有所改善,Mn有缩小结晶范围,提高流动性的作用,但Mn增加体收缩和线收缩,增加冷、热裂倾向。P能改善流动性,但也增大冷、热裂倾向,S降低流动性,增大冷热裂倾向,本产品P、S含量很低,影响自然比较小。但综合上述影响比较大的当属C、Si、Mn,综合比较,铸造性能不属于很不好,只要合理设计铸造工艺,严格执行工艺要求,就能生产出性能合格、外观完美的节点产品。
3.3 采用铸造合金钢的优点
铸钢件不论其重量大小,批量多少,均易于按设计者的构思制成具有合理外形和内部轮廓、刚度高、形状复杂且应力集中不显著的零件。单件或小量生产时,可用木模具或聚苯乙烯气化模具,生产准备周期短,生产成本低。批量生产时,可用塑料或金属模具,并用适当的造型工艺,是铸件具有符合要求的尺寸精度和表面质量。这些优点是用其他方法制作难以达到的