（1）锰系中、低合金钢的锰钢，锰的质量分数不宜超过2%锰系铸造低合金钢主要包括锰钢、锰硅钢、锰钼钢、锰钼钒钢、锰硅钼钒钢、锰钼钒铜钢。

锰系低合金钢的铸造锰钢，一般指w（Mn）=1.00%～1.80%和w（C）=0.2%～0.5%的铸钢。锰的质量分数不宜超过2%，否则对焊接性能有不良影响。锰是通过固溶于铁素体和细化珠光体来提高钢的强度、硬度和耐磨性。锰可以改善钢的淬透性，从而可通过热处理来改善钢的力学性能。锰还有降低相变温度、细化晶粒的作用，这种作用可以改善钢的冲击韧度。当锰的质量分数大于2%时，会使其固溶强化作用减少，晶粒粗大，产生过热敏感性和回火脆性，对焊接性能有不良影响，因此，不宜超过2%。

（2）锰系低合金钢中，除锰外，往往还加入硅、钼、钒等合金中的一种或多种，它们在锰系低合金钢中所起的辅助强化作用不可忽视 铸造生产上所用的低合金钢，包括锰系低合金结构钢中的大多数，是加入两种以上合金元素的多元素铸造低合金结构钢。它（多元素合金钢）是在单元素低合金钢的基础上，再加入一种，两种或更多种辅助的合金元素而形成的钢种。加入辅助合金的作用，对锰系低合金钢来说，其中的铸造硅锰钢中硅的辅助强化作用主要有：

1）对铁素体固溶强化，可提高钢的屈服强度。中碳钢中，硅的质量分数1%左右，经调质后的强度可提高15%～20%，而韧性并不显著降低。

2）硅和锰配合适当时，可稍稍减少钢热处理时的晶粒长大倾向。

3）可提高钢的表面强化效果，即在外力挤压作用下，钢的表面层硬度提高，从而提高钢的耐磨性。

4）提高钢的耐蚀性。故硅锰钢可用作水压机立柱、横梁、工作缸、水轮机转轮、车辆摇枕、侧架，以及铸制齿轮、车轮等。

铸造锰钼钢中的钼在锰系铸造低合金钢中的辅助强化作用主要有：

1）固溶强化。

2）提高钢的淬透性。

3）减少锰钢回火脆性。

4）提高钢的高温强度。

铸造锰钼钢和铸造锰钢相比，在高温下有较高的屈服强度，室温下屈服强度与抗拉强度的比值较高，无明显的回火脆性和有较好的淬透性。

铸造锰钼钒钢、锰硅钼钒钢中的钒在锰系铸造低合金钢中的辅助强化作用主要为：

1）在钒含量低（0.05%～0.10%）时，细化晶粒，提高韧性。

2）在钒含量高（＞0.2%）时，形成V₄C₃碳化合物，提高钢的热强度。

可应用于电铲、主动轮、起重机套筒、各种大齿轮等，并用来代替铬钢及铬钼钢。

铸造锰钼钒铜钢中的铜，它在钢中有沉淀硬化作用，提高了钢件断面组织的均一性，故多用于中心不易淬透的大断面铸钢件，以保证中心具有足够的硬度。该钢种是20世纪60～70年代研制和试用的低合金高强度铸钢，在截面小于250mm时，采用合适的热处理工艺后，可获较高的屈服强度和较好的塑性和韧性。由于碳当量较高，焊接性能受到一定的影响。钒的碳化物沉淀析出，易使厚壁铸件的冲击韧度不稳定。

（3）铬系铸造低合金钢中的铬的质量分数一般低于2%，不可忽视铬钢中加钼、钒等的作用 铬系铸造低合金钢主要包括铬钢、铬钼钢、铬钒钢、铬锰硅钢、铬锰钼钢、铬钼钒钢、铬镍钢等。铬系铸造低合金钢是在铸造碳钢基础上加铬，w（Cr）=0.4%～1.7%。

铬在铬系低合金铸钢中的作用：

1）固溶强化：铬含量在2%以下，能完全固溶于铁素体中，可提高其强度、硬度，而不降低其塑性和韧性。

2）提高钢的淬透性。

3）提高钢的抗氧化能力，改善钢的高温性能。(www.daowen.com)

铬钢的缺点是回火脆性。铬钢常用于高强度零件，如齿轮。

往铬钢中加钼可提高钢的强度，而不明显影响冲击韧度，并可提高钢的高温强度，改善钢的抗蠕变性能。经调质（淬火+高温回火）或正火、回火热处理后，可获得优良的力学性能。钼能改善钢的淬透性，并减轻钢的回火脆性，适用于生产大截面或需要深层硬化的铸件，如长期在400～500℃工作的气缸、隔板等汽轮机件，以及链轮、电铲支撑轮、轴套等。

往铬钢中加钒，由于钒与碳、氮、氧都有较强的亲合力，因此在凝固过程中有V₄C₃、氮化钒和钒氧化物形成，从而使晶粒细化，使钢的强度和韧性进一步提高，晶界上钒的碳化物及氮化物，能阻碍钢在高温下受力时沿晶界产生滑移，从而提高铸钢的抗蠕变能力。而且钒也具有防止钢在高温下晶粒长大的作用。铬钼钒钢是一种中温或高温用珠光体耐热铸钢，广泛用于汽轮机发电设备中的高、中压气缸体、喷嘴及蒸汽室等重要铸钢件。此种低合金钢有较高的持久强度和热强性能，但工艺性能较差，在生产过程中易出现裂纹。采用炉外精炼钢液，有利于消除裂纹。

往铬钢中加入镍能进一步提高其强度而不降低塑性和韧性。

（4）不可忽视中合金钢中的铬铜铸钢作为铸造钢种，其使用仍有局限性ZG14Cr5Cu钢是我国所研制的钢，有较好的耐蚀性和耐磨性，适宜做水泥搅拌机中的磨损部件，也适用于水轮机耐泥砂磨损铸件。但这种钢的加工性能和焊接性能较差，冲击韧度也较低，因此，作为铸造钢种，其使用有一定的局限性。

（5）微量合金化铸钢及其禁忌

1）不可忽视微量合金化铸钢是低合金高强度钢的重要发展方向。微量合金化铸钢以元素周期表中ⅤB族的钒、铌、钽，ⅣB族的钛、锆，ⅡA族的铍，ⅢA族的硼和稀土元素等为合金化元素，它们在钢中的质量分数一般不超过0.10%（少数情况下，也可能略高于此值），但能得到合金化的效果，故称之为微量合金化铸钢，它是低合金高强度钢重要的发展方向。近些年来，国内外从事开发研究的很多。目前主要是钒、铌系和硼系微量合金化铸钢。此外，稀土元素作为微量合金加入铸钢，在我国铸造厂采用较为普遍。

2）硼系微量合金化铸钢中，硼的质量分数不可超过0.005%，而且在冶炼含硼铸造低合金钢时，必须先脱除钢液中的氧和氮后，才能加硼铁。硼有强烈的改善钢的淬透性的能力，因而可使铸钢通过调质方法获得很细的晶粒，达到高强度与高韧性的结合。硼钢中的碳含量较高（0.37%～0.44%），有的牌号中还加入Cr、Mo、V等合金元素，以达到复合强化的效果。硼的资源丰富，价格低廉，为了使含硼铸钢有较好的效果，应该注意钢中硼的质量分数决不可太高。尽管在几种硼钢规格中，硼的上限制定为0.005%，但实际上应控制低一些。因为硼含量过高时，钢中就会出现硼化物并沿晶界析出，导致钢的脆性增高，即造成“硼脆”。因此在生产实际中，应将硼含量的上限降低为0.003%较为适宜，一般控制硼的质量分数在0.001%～0.003%的范围内。另外，在冶炼中，还应关注硼的加入方式。因为硼易与钢中的氧、氮化合而失去其应有的作用，因此在冶炼含硼铸造低合金钢时，必须注意钢液中的氧、氮含量，必要时，可用与氧、氮结合力比硼更大的钛和铝进行充分脱氧去氮，然后再加硼。在一般碱性电弧炉冶炼中，采用w（Al）0.03%和w（Ti）0.03%脱氧、脱氮，就可以使硼以固溶形式存在于钢中。如果采用炉外精炼工艺，则钢液的质量将更加优良。

3）对含硼铸造低合金钢进行淬火处理时，其加热温度不可太高，保温时间不可太长，淬火冷却速度不可太慢。含硼铸造低合金钢的淬火加热温度、淬火时的冷却速度及保温时间应严格控制，其淬火加热温度要比其他低合金钢尽可能低些。因为加热温度高时，硼原子将向晶内扩散，使晶界共析硼化物消失，而失去提高淬透性的作用。在淬火时，应取较快的冷却速度，以防止硼化物沿晶界析出。再者，保温时间不可过长，因在加热过程中，其表面层的硼能与加热介质中的氧及氮作用而发生脱硼，严重时将使硼的有效作用消失。另外，硼钢铸件应淬透后回火，不可在未淬透的情况下使用，因为未淬透部分的性能，尤其是冲击韧度低。

4）钒、铌系微量合金化铸钢中，碳、硫的质量分数不可高；一般加有锰、钼。该类微量合金化铸钢主要是欧洲开发的，我国也有几个工厂采用。其主要优点是强度高、韧性好，有很好的综合力学性能，同时还具有良好的焊接性能。这类铸钢的具体生产工艺，部分尚属各有关部门的专有技术，但基本工艺原则有下列几点：

①碳、硫的质量分数均较低，以保证其有良好的韧性和焊接性。因此，也有人称这类钢为低碳微量合金化铸钢。

②钢中加入锰和钼，将影响其转变的动力学过程，从而有助于细化晶粒。

③钢中加入钼将延缓铌的碳氮化物在奥氏体中的沉淀，导致铁素体中的细微沉淀相增加。结果使钢强化，并减轻其回火脆性的倾向。

④钢中氮的质量分数是重要的工艺参数，应严格控制。

⑤钒、铌在钢中最终形成Nb（C、N）或V（C、N），从而使钢的晶粒细化，并有时效特性。

⑥应注意优选热处理工艺，以得到最佳的力学性能。

5）不可忽视稀土铸钢中的稀土所起的良好作用。我国的稀土资源极为丰富，很多铸钢厂一般都采用并具有以稀土合金改善钢液性能的经验。但是，稀土在钢中的作用机理比较复杂，目前尚不十分清楚，仍需审慎采用。初步认为，其作用有以下几点：

①净化钢液：稀土元素是强脱氧剂，在冶炼钢液的温度下，脱氧能力较铝更强。在电炉中添加质量分数0.15%的稀土混合金属时，可使钢液的氧的质量分数由0.01%降低到0.003%以下。稀土脱硫的能力比锰强，钢液中添加稀土后，有很好的脱硫作用。加稀土还能消除铅、锑、铋、砷、锡等低熔点杂质有害元素所造成的脆性。还有报道说，钢液中加入稀土后，其中的氢含量有明显下降。

②改善非金属夹杂物的形态及分布状况：稀土元素与硫的结合能力很强，可使钢液中原有的硫化物夹杂变为稀土硫化物及硫的氧化物，这些夹杂物分布在晶粒内部而不分布在晶界上。

③改善钢的组织：稀土元素在钢中有细化晶粒的作用，并可消除枝状结晶及魏氏组织。

稀土往往以稀土硅铁在包中冲入，一般加入0.15%～0.30%的稀土硅铁。