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碳素铸钢以强度表示牌号，ZG后第一组数字表示该牌号铸钢的屈服强度最低值（单位MPa），第二组数字表示抗拉强度最低值（单位MPa）。例如ZG270-500表示该牌号碳素铸钢屈服强度最低值为270MPa，抗拉强度最低值为500MPa。旧版国标以化学成分（碳含量的高低）来进行牌号划分。新版国标无疑是科学的合理的，但由于铸造行业是一个重视经验积累的行业，很多人的观念还没有转变过来。下表为牌号对照表。 相比较于ISO标准ISO3755或者美标ASTM-A27/A27M，国标GB/T5676一般工程用铸造碳钢，国标GB/T11352一般工程用铸造碳钢件对化学成分的规定较严，硅、锰的上限要低，还是可以看出长期以来以成分划分牌号的痕迹。 过去,提高铸造碳钢强度的途径主要是靠增高碳含量,35号钢(碳含量为
0.3%-0.4%)、45号钢(碳含量为0.4%-0.5%)是常用的钢种,生产和使用55号钢(碳含量为0.5%~0.6%)者也不乏其人。我国铸钢行业中,至今仍然能见到这种体系的影响。 随着工业技术的进步,人们逐步认识到,通过提高碳含量来提高钢的强度是不可取的。因为随着碳含量的增高,钢的韧性大幅度下降,在低温条件下很容易发生脆断,而且可焊性恶化。作为结构件,就安全性来讲不太理想。此外,在工艺性能方面,碳含量高的铸钢也有很多不足之处,如凝固时体积收缩量大,易造成缩孔、缩松缺陷;铸件热裂倾向强;气割或焊修易产生裂纹等。 从20世纪60年代起,几个主要工业国家都趋向于降低工程与结构用铸造碳钢的碳含量,以保证其有较好的韧性和塑性。目前,各工业国家相关标准中,对各牌号铸钢的碳含量都只规定其上限值,而且都相当低。 美国标准中有7个牌号,碳含量最高者上限值为0.35%;德国标准中有4个牌号,碳含量最高者上限值为0.40%;日本标准中有4个牌号,碳含量最高者上限值为0.40%;国际标准《一般工程用铸造碳钢》(ISO3755)1983年发布的草案中有3个牌号,碳含量最高者上限值为0.30%,1991年公布的正式文本中有4个牌号,对碳含量都不作限定,由铸造企业自行规定。 降低碳含量以后，提高铸钢强度的途径是适当增加锰含量和改善冶金质量。 在降低碳含量的同时,为使铸钢具有所需的强度,主要措施是提高锰含量。铸造碳钢中,提高锰含量(在2%以下)可使抗拉强度和屈服强度提高,而伸长率、断面收缩率和冲击韧度基本上不受影响。 关于对锰含量的规定,各国标准的基本原则是一致的,都在规定一较高的上限的同时,加注说明:“碳含量比上限值每降低0.01%,允许锰含量比上限值高0.04%”,然后再规定因降碳而增锰的最高锰含量。各国标准中规定的锰含量上限值不太一致,大体上是0.7%、0.8%或0.9%。规定的最高锰含量也不尽相同,最低的为1.0%,最高的为1.4%。 国际标准《一般工程用铸造碳钢》(ISO3755:1991)中的4个牌号,对锰含量都未作规定,但从同一标准中对适于焊接的铸造碳钢所作的规定看来,也是遵循上述原则的。 这样看来,现在的铸造碳钢已不同于过去的铸造碳钢,实质上可以说是以锰为合金元素的低合金钢。 关于铸造碳钢中的硅含量,现在的认识也比过去有了很大的进步。以前,铸造碳钢中硅含量的规定值是0.17%~0.37%或0.2%~0.4%,这是从炼钢业沿袭而来的,并未充分体现铸钢业的特点。 从20世纪50年代起,美国材料与试验学会在其制定的标准中,率先将铸造碳钢中硅含量的上限值提高到0.80%。此后,许多国家都相继将硅含量的上限值提高到0.60%或0.80%,可以说,这种改变是铸钢行业的一项创举。 其一,亚共析钢的临界冷却速率随硅含量的增高而降低,钢中碳含量越低,这种作用就越强。因此,在降低钢中碳含量的情况下,提髙硅含量可以提高抗拉强度而不明显降低塑性和韧性。 其二,增加钢中的硅含量,可以改善钢液的脱氧状况,增强其在出钢和浇注过程中抵抗二次氧化的能力,从而可以减少铸钢件的表面夹杂和气孔等缺陷。 国际标准《一般工程用铸造碳钢》(ISO375:191)中的4个牌号,对硅含量也未作规定,但从同一标准中对适于焊接的铸造碳钢所作的规定看来,也是遵循上述原则的。
