BS 03146——金属熔模铸件规范标准系列

🔧 BS 3146（本系列以 BS 03146 标识） 是 BSI 针对金属熔模铸件（investment castings）制定的规范，UDC 分类为 669-145 + 669.14-145 + 669.15-194.2-145。标准由钢铁与有色冶金工业标准委员会编制，分为两部分：Part 1 规定碳钢与低合金钢熔模铸件，Part 2 规定耐腐蚀耐热钢、镍基与钴基合金熔模铸件。熔模铸造（俗称为”蜡模精密铸造”）能够制造形状复杂、尺寸精度高、表面光洁且难以机加工的铸件，广泛应用于航空、航天、燃气轮机、船舶、化工装备与通用机械领域。BS 3146 采用”通用要求 + 具体牌号要求”的结构，把化学成分、热处理规范、机械性能与质量检验统一起来，为熔模铸件从原材料进厂到成品交付验收提供了完整的依据，也是 BSI 体系中航空用耐热合金精铸件的重要验收技术文件。

💡 熔模铸造的核心优势在于”近净成形”：无需或极少机加工即可获得复杂外形与精细内腔，且能够铸造普通砂型难以成型的高温合金、耐蚀合金。BS 3146 的”通用+牌号”结构既适用于大批量生产，也适用于小批量特种牌号铸件，使供需双方在成分、组织与性能上拥有一致的判断标准。

一、系列概述与构成 📌

标准部分	铸件材料类型	代表性牌号（Type）	典型用途
BS 3146-1:1974	碳钢与低合金钢	CLA 1～CLA 13（碳钢、锰钢、合金钢、渗碳钢、渗氮钢等）	通用机械、结构件、耐磨与表面硬化件
BS 3146-2:1975（含修订）	耐腐蚀耐热钢、镍基与钴基合金	ANC 1～ANC 20（马氏体钢、奥氏体钢、镍基/钴基合金等）	航空发动机、燃气轮机、化工耐蚀设备

两部分均以”Section 1 通用要求 + Section 2 具体牌号要求”组织，结构完全一致，便于使用者对照查阅。部分文件于 1984 年 10 月获得确认（Confirmed）状态，Part 2 还纳入了 1985 年的修订内容，条款修订处以页边竖线标注。

二、通用要求（两部分的公共框架）🧱

两部分的通用要求（General requirements）高度一致，构成了所有熔模铸件的公共质量框架，核心包括：

适用范围与定义、采购方需提供的信息：明确合同应载明的铸件图纸、牌号、公差等级、检验级别与验收准则。
制造方法：规定熔模铸造工艺方法的选择与确认要求，确保工艺能力满足铸件要求。
无污染（Freedom from contamination）：防止铸态材料在熔炼、浇注与后处理过程中受有害元素污染。
化学成分：规定按炉次申报的化学成分要求与允许偏差，为性能验收奠定基础。
公差与无缺陷：规定线性尺寸公差、壁厚偏差以及允许存在的缺陷类型与限值。
热处理：规定退火、正火、淬火与回火、固溶与时效等处理工艺要求。
机械试验用试样与试验方法：规定试样的提供与制备（图 1 给出试样类型）、抗拉与冲击等试验方法及其判定准则。
复验规则：规定试验不合格时的复验程序与允许复验的试样数量。
无损检测与缺陷修补：规定 NDT 要求，以及按附录 A 用焊接修补缺陷的程序（Part 1）。
标识、制造商证书与数字修约规则：保证铸件可追溯性并统一数值处理口径。

三、Part 1：碳钢与低合金钢熔模铸件（CLA 系列）🧱

Part 1（1974 版，1984 年确认）在第 2 节规定碳钢与低合金钢铸件的具体牌号要求，涵盖 CLA 系列共十余个牌号：

CLA 1：碳钢铸件；CLA 2：1.5% 锰钢铸件。
CLA 3 / CLA 4：700～850 N/mm² / 850～1000 N/mm² 合金钢铸件。
CLA 5：最低抗拉强度 1000 N/mm² 的钢铸件。
CLA 7：3% 铬钼钢铸件。
CLA 8：表面硬化用碳钢铸件；CLA 9：碳素渗碳钢铸件；CLA 10：3% 镍渗碳钢铸件。
CLA 11：3% 铬钼渗氮钢铸件。
CLA 12：1% 铬耐磨钢铸件；CLA 13：镍钼渗碳钢铸件。

每个牌号均规定了化学成分、热处理制度与机械性能（抗拉强度、屈服点、延伸率等）要求。附录 A 给出按焊接修补铸件推荐采用的焊条、预热温度与焊后热处理温度（标准表 1）；附录 B 提供应力单位换算表，便于在不同单位制之间比对。

⚠️ 熔模铸件的性能受凝固条件、冷却速率与截面厚度影响，试棒性能并不能完全代表铸件本体的实际性能。对承受关键负荷的铸件，应结合无损检测（X 射线探伤、荧光渗透、磁粉探伤等）与标准规定的机械性能要求进行综合验收，必要时还应针对铸件本体切割取样复验。

四、Part 2：耐腐蚀耐热钢、镍基与钴基合金熔模铸件（ANC 系列）🧱

Part 2（1975 版，含修订，1984 年确认）在第 2 节规定 ANC 系列牌号要求，涵盖马氏体/奥氏体不锈钢以及镍基、钴基耐热合金等二十个牌号：

ANC 1 / ANC 2：13% 铬马氏体钢、18% 铬 2% 镍马氏体钢铸件；ANC 3 / ANC 4：奥氏体 18% 铬 10% 镍钢、18% 铬 11% 镍 3% 钼钢铸件。
ANC 5 / ANC 6：镍铬钢、铬镍钢铸件；ANC 20：14% 铬 5% 镍 2% 铜 1% 钼钢铸件。
ANC 8～ANC 12：镍基合金，包括 20% 铬 0.4% 钛、20% 铬 2.5% 钛 1.2% 铝、20% 铬 16.5% 钴 2.4% 钛 1.3% 铝、21% 铬 10% 钴 10% 钼等牌号。
ANC 13 / ANC 14：钴基合金（26% 铬 10% 镍 7% 钨；27% 铬 5.5% 钼 2.7% 镍）。
ANC 15～ANC 19：镍基合金（28% 钼；7% 钼 16.5% 铬 4.5% 钨；9% 硅 3% 铜；31% 铜；20% 铬 7% 铌 6% 钼 3% 铁 3% 钨等）。

✅ 镍基与钴基合金（如 ANC 8～ANC 19）常用于高温、强腐蚀与高端工况（燃气轮机叶片与导向器、航空发动机热端部件、化工耐蚀装备）。标准为每一种牌号规定了成分、热处理与机械性能要求，是高温合金精铸件设计选材与出厂验收的直接依据。

五、热处理、机械试验与无损检测 🔬

热处理与试验是熔模铸件质量控制的核心环节，标准对此的规定十分具体：

环节	主要内容
热处理	按牌号规定退火、正火、淬火回火、固溶处理与时效工艺，保证获得目标组织与性能
机械试验	规定抗拉强度、屈服点、延伸率、断面收缩率及冲击韧性的试样制备与试验方法（图 1）
复验	试验不合格时按规定数量与程序复验，复验结果作为最终判定依据
无损检测	X 射线、荧光渗透、磁粉探伤等的适用对象与验收准则
缺陷修补	附录 A 规定焊接修补程序、焊条选择、预热与焊后热处理温度（表 1）

标准还强调数字修约规则，要求化学成分、机械性能等数值按统一规则报告，避免在验收环节因数值处理不一致产生争议。

六、缺陷修补、标识与质量文件 📋

对于允许修补的铸件缺陷，Part 1 附录 A 给出了完整的焊接修补程序，包括推荐焊条型号、预热温度范围与焊后热处理要求，并对修补部位的无损检测复检作出规定；附录 B 提供了应力单位换算信息。标识方面，标准要求每件铸件或每批铸件按规定作出清晰、持久的标识，保证在加工与服役全过程中的可追溯性；制造商证书则须载明炉次、化学成分、热处理记录与机械性能试验结果，作为交付验收必备的质量文件。

七、工程实践与应用 🔧

牌号选定：按服役温度、介质腐蚀性、强度与硬度要求，从 CLA 或 ANC 系列中选择对应牌号，并核对标准规定的热处理与机械性能指标。
质量文件：要求制造商提供化学成分、机械性能、无损检测报告、热处理记录与材料合格证书，作为进货与出厂验收的依据。
缺陷控制：铸件缺陷按标准允许范围判定；超标缺陷按附录 A 焊接修补程序处理并复检，无法修复的铸件予以报废。
复验管理：试验不合格时严格按复验规则取样复验，确认材料的真实性能水平后再决定放行或拒收。
体系合规：将 BS 3146 的要求纳入供应商审核、首件鉴定与批量检验程序，尤其对航空、航天等高端应用保持稳定的质量记录。

八、常见问题解答 ❓

❓ 问：Part 1 与 Part 2 分别覆盖什么材料？
答：Part 1 覆盖碳钢与低合金钢熔模铸件（CLA 系列，共 13 个牌号）；Part 2 覆盖耐腐蚀耐热钢、镍基与钴基合金熔模铸件（ANC 系列，共 20 个牌号）。

❓ 问：熔模铸造相比其他铸造工艺有何优势？
答：可实现复杂形状的”近净成形”，尺寸精度与表面光洁度高，可铸造难以机加工的高温合金与耐蚀合金，适合批量生产高附加值精密铸件。

❓ 问：试棒性能能否代表铸件本体性能？
答：不能完全代表。铸件本体性能受凝固条件、冷却速率、壁厚与形状影响，应结合无损检测与机械性能要求综合验收；关键铸件可另做本体取样验证。

❓ 问：标准的”通用+具体牌号”结构有何作用？
答：通用要求规定所有熔模铸件共通的质量与检验要求（成分、公差、热处理、试验、NDT、修补、标识与证书），具体牌号要求给出各型号的成分、热处理与机械性能，便于选材、采购与验收。

❓ 问：铸件缺陷能否全部修补？
答：不能。标准对允许修补的缺陷类型与修补程序有明确规定（Part 1 附录 A 包括焊条、预热与焊后热处理要求），修补后需按标准复检；对不适宜修补或影响安全的缺陷应报废处理。

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