鑄造不(bu)銹(xiu)鋼(gang)零件采用電弧爐或感應爐冶煉,利用砂型、陶瓷型或熔模等各種鑄造方法直接鑄造出接近于成品形狀的鑄件。相同成分的材料直接鑄造成零件可改善某些性能,降低成本,簡化工藝,提高企業的經濟效益。
鑄(zhu)造的(de)零(ling)(ling)件一般比(bi)(bi)采用(yong)鍛軋工(gong)藝(yi)生(sheng)產的(de)零(ling)(ling)件具有更高(gao)的(de)抗(kang)冷(leng)熱疲勞裂紋(wen)的(de)性能(neng)。由于鑄(zhu)造零(ling)(ling)件沒有明(ming)顯(xian)的(de)組(zu)織方(fang)向性,不存在鍛軋態鋼的(de)各向異性問題,因(yin)此在熱處理過程(cheng)中,變形比(bi)(bi)較(jiao)均勻,尺(chi)寸容(rong)易控制(zhi),加工(gong)余量較(jiao)小。
許多在腐蝕(shi)介質中(zhong)工(gong)作的泵殼、閥、葉輪等形(xing)狀(zhuang)復雜(za)的零件(jian)廣泛(fan)采用鑄(zhu)造(zao)不銹鋼(gang)。耐腐蝕(shi)不銹鑄(zhu)鋼(gang)的化學成分和(he)普通不銹鋼(gang)化學成分稍(shao)異(yi),鑄(zhu)造(zao)不銹鋼(gang)的鉻含量(liang)(liang)(質量(liang)(liang)分數)在12%以上,在金屬表面(mian)形(xing)成鈍化膜,提高鋼(gang)的耐蝕(shi)性。碳(tan)(tan)含量(liang)(liang)對鋼(gang)的強度(du)和(he)耐蝕(shi)性影響(xiang)很大,鑄(zhu)造(zao)不銹鋼(gang)的碳(tan)(tan)含量(liang)(liang)一般低(di)于0.20%,有的低(di)至(zhi)0.03%。
鑄造不銹鋼也和一般不銹鋼一樣,分為鑄造馬氏體不(bu)銹(xiu)鋼、鑄造鐵(tie)素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)和鑄造奧氏體不(bu)銹鋼，浙江至德鋼業有限公司為您分別介紹。
一(yi)、鑄(zhu)造馬(ma)氏(shi)體不銹(xiu)鋼的特性
ZG15Cr12、ZG20Cr13、ZGCr12NiMo、ZGCr12Ni4(QT1)、ZGCr2Ni4 (QT2)和(he)ZGCr16Ni5Mo等馬氏體不銹鑄鋼耐大氣腐蝕性(xing)較好,經熱處理和(he)拋光(guang)后最穩(wen)定。
ZG20Cr13 鋼的(de)耐蝕(shi)性(xing)和(he)強度(du)、硬度(du)較 ZG15Cr12 鋼稍高(gao)。這兩種鑄鋼及(ji)其他鑄造馬氏(shi)體鋼,用(yong)(yong)于(yu)承受沖擊載(zai)荷和(he)要求韌(ren)性(xing),并在腐(fu)蝕(shi)性(xing)不強及(ji)常溫下(xia)的(de)有機(ji)酸(suan)(suan)水(shui)溶(rong)液,或者(zhe)要求防污(wu)染(ran)的(de)介質中工作的(de)零件(jian)。例如在維尼綸(lun)工業中,可(ke)(ke)用(yong)(yong)于(yu)聚乙烯醇、醋酸(suan)(suan)乙烯、醋酸(suan)(suan)甲酯、醋酸(suan)(suan)鈉(na)溶(rong)液等介質;在尿素(su)工業中,可(ke)(ke)用(yong)(yong)于(yu)含硫化氫、尿素(su)母液等介質,也可(ke)(ke)用(yong)(yong)于(yu)制造水(shui)輪(lun)機(ji)轉輪(lun)(葉片)和(he)水(shui)壓機(ji)閥等。
鑄造馬氏(shi)體(ti)(ti)不銹鋼經調(diao)質處(chu)理(li)(1050℃水冷或油淬,750℃回火)后(hou)得到(dao)鐵素體(ti)(ti)和索氏(shi)體(ti)(ti)組織(zhi)。在(zai)調(diao)質狀態下鑄鋼有較(jiao)(jiao)好的耐蝕性和綜合力學性能。某些較(jiao)(jiao)大的復雜(za)鑄件不宜調(diao)質處(chu)理(li)時(shi),也可進(jin)行退火處(chu)理(li),退火后(hou)的組織(zhi)為鐵素體(ti)(ti)和珠光體(ti)(ti)。2G20Cr13 鋼的熔點(dian)為1480~1510℃,鑄造時(shi)流動(dong)性較(jiao)(jiao)差,應提高(gao)澆注溫度和澆注速度。焊接性尚可,焊補時(shi)應將鑄件預熱(re)到(dao)200~300℃,焊后(hou)應進(jin)行退火熱(re)處(chu)理(li)。
二、鑄造鐵(tie)素(su)體不銹鋼的特性
典(dian)型(xing)鑄(zhu)(zhu)造鐵(tie)(tie)素體不(bu)銹鋼(gang) ZG10Cr17 具有良好(hao)的(de)(de)耐酸(suan)性(xing),其他類(lei)鑄(zhu)(zhu)造鐵(tie)(tie)素體不(bu)銹鋼(gang)是(shi)在(zai)(zai) ZG10Cr17 鋼(gang)的(de)(de)基礎上適當加(jia)入(ru)鉬(mu)、硅(gui)、鈮等可(ke)(ke)提高鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)的(de)(de)耐蝕(shi)性(xing)的(de)(de)元素,加(jia)入(ru)鈦可(ke)(ke)細化晶粒,加(jia)入(ru)稀(xi)土可(ke)(ke)改善鑄(zhu)(zhu)造性(xing)能(neng)。鐵(tie)(tie)素體鑄(zhu)(zhu)造不(bu)銹鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)在(zai)(zai)氧(yang)化性(xing)酸(suan)類(lei),特(te)別(bie)是(shi)硝(xiao)酸(suan)溶液(ye)中(zhong)有良好(hao)的(de)(de)耐蝕(shi)性(xing);隨著鋼(gang)中(zhong)鋁(lv)、鋁(lv)、硅(gui)、鈮等含量的(de)(de)提高,耐蝕(shi)性(xing)增加(jia)。但(dan)是(shi)鑄(zhu)(zhu)造鐵(tie)(tie)素體不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)力學性(xing)能(neng)較差,特(te)別(bie)是(shi)韌性(xing)低(di),只適用于載(zai)(zai)荷較低(di)、無沖擊載(zai)(zai)荷的(de)(de)場合,影(ying)響了其應(ying)用。雖然(ran)在(zai)(zai)一些硝(xiao)酸(suan)生產廠(chang)家仍在(zai)(zai)應(ying)用,但(dan)未納入(ru)新的(de)(de)國家標準。
鑄造鐵素(su)體不銹鋼(gang)大(da)(da)多在消除應力退(tui)火(huo)后(hou)使用,退(tui)火(huo)后(hou)的組織為(wei)鐵素(su)體和碳化物,一般在 750~800℃退(tui)火(huo),爐冷(leng)(leng)到550℃出爐空冷(leng)(leng)。當(dang)加(jia)(jia)熱(re)到850℃以上時,鋼(gang)有晶(jing)粒強烈長大(da)(da)傾向。在450~510℃長期加(jia)(jia)熱(re)會產(chan)生475℃脆性。為(wei)了細化晶(jing)粒,可在鋼(gang)中加(jia)(jia)入鈦、氮等元素(su)。鋼(gang)的流(liu)動性隨碳、鉻、錳(meng)、硅(gui)含量(liang)的增加(jia)(jia)而提高。焊(han)(han)接性尚可,焊(han)(han)補時鑄件應預熱(re)到300~400℃,焊(han)(han)后(hou)應進(jin)行退(tui)火(huo)熱(re)處理。
三、鑄造奧(ao)氏(shi)體不銹鋼的特性
鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang),由(you)于其耐蝕性優于鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)和鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)鐵素體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang),因而得到廣(guang)泛應用。GB/T 2100-2002 國家(jia)標準中(zhong)的(de)(de)(de)20種(zhong)耐蝕鑄(zhu)(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)就有 14種(zhong),其產量(liang)及用量(liang)約占不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)鑄(zhu)(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)80%以上。經典(dian)的(de)(de)(de)第一(yi)代奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鑄(zhu)(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)稱(cheng)18-8 鋼(gang)(gang)(gang),含鉻(ge)約 18%(質量(liang)分數)左右(you),含鎳 8%~10%(質量(liang)分數),如(ru)ZG03Cr18Ni10、ZG03Cr18Ni10N、ZG09Cr19Ni9、ZG08Cr19Ni10N 等,是最(zui)典(dian)型最(zui)基本的(de)(de)(de)代表性鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong),其他奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鑄(zhu)(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)均是在(zai)188鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)基礎上發展起(qi)來的(de)(de)(de)。奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鑄(zhu)(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)也和奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)一(yi)樣,分為(wei)鉻(ge)鎳奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鑄(zhu)(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)和無鎳、低(di)鎳奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鑄(zhu)(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)。
1. 鉻(ge)鎳奧氏體不銹鑄鋼(gang)的特性
鉻(ge)鎳(nie)奧(ao)氏體(ti)不銹(xiu)(xiu)鑄鋼(gang)(gang)具(ju)有(you)很高的(de)(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)性,與其他(ta)類(lei)不銹(xiu)(xiu)鑄鋼(gang)(gang)相比,其耐(nai)蝕(shi)(shi)性是最(zui)(zui)好(hao)(hao)的(de)(de)一類(lei)。該類(lei)鋼(gang)(gang)具(ju)有(you)優(you)良的(de)(de)韌性和塑性,易于加工(gong)成各種(zhong)形狀的(de)(de)零件,在(zai)熱處(chu)理(li)加熱時(shi)不發生 a→y 相變(bian),并具(ju)有(you)優(you)良的(de)(de)焊(han)接(jie)性。這(zhe)類(lei)鋼(gang)(gang)的(de)(de)主要缺點是價格較貴。但由(you)于它具(ju)有(you)最(zui)(zui)好(hao)(hao)的(de)(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)性,仍然是鑄造不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)中使用最(zui)(zui)廣泛的(de)(de)一類(lei)鋼(gang)(gang)。國家標準中的(de)(de)14種(zhong)奧(ao)氏體(ti)不銹(xiu)(xiu)鑄鋼(gang)(gang)全(quan)部是鉻(ge)鎳(nie)奧(ao)氏體(ti)不銹(xiu)(xiu)鑄鋼(gang)(gang)。
2. 鉻錳氮奧氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)的特(te)性(xing)
鉻錳氮奧氏(shi)體(ti)(ti)不銹鑄(zhu)鋼是無鎳(nie)和低鎳(nie)奧氏(shi)體(ti)(ti)不銹鑄(zhu)鋼,雖然在新的(de)國家標準中沒有,但傳(chuan)統的(de)奧氏(shi)體(ti)(ti)不銹鑄(zhu)鋼有 ZG10Cr17Mn13N、ZG10Cr17Mn13Mo2N、ZG10Cr17Mn13Mo2CuN、 ZG10Cr17Mn13Mo2Cu2N 和 ZG10Cr17MnNi3Mo3Cu2N 等。
該類鋼(gang)以強(qiang)烈形成奧氏體元素(su)錳和氮取代(dai)高(gao)含量(liang)的鎳(nie),并加入(ru)銀、銅(tong)等,以提高(gao)鋼(gang)的耐蝕(shi)(shi)性。其(qi)耐蝕(shi)(shi)性略低(di)于鉻(ge)鎳(nie)奧氏體不銹(xiu)鑄鋼(gang),但強(qiang)度比鉻(ge)鎳(nie)奧氏體不銹(xiu)鑄鋼(gang)高(gao)。
鉻錳氮鑄(zhu)造不(bu)銹鋼(gang)應進行1100℃水(shui)淬處理,使(shi)碳(tan)化物固溶以(yi)提高其(qi)耐蝕性。
金相(xiang)組(zu)(zu)織(zhi)為奧氏體(ti)和少量(liang)鐵素體(ti)(5%~20%)的(de)復(fu)相(xiang)組(zu)(zu)織(zhi)。鋼(gang)的(de)流動(dong)性好,鑄造(zao)時氣(qi)孔敏感性較大,造(zao)型(xing)宜用干型(xing),并用鉻礦砂(sha)、鋯砂(sha)等涂料。鋼(gang)的(de)鑄造(zao)體(ti)收(shou)縮(suo)較大,如 ZG10Cr17Mn13Mo2Cu2N在1475℃澆注體(ti)積總收(shou)縮(suo)為5.7%。鑄造(zao)收(shou)縮(suo)率取2.2%~2.3%。這(zhe)類鑄鋼(gang)的(de)焊接(jie)性良好,可在室溫(wen)下焊接(jie)。
