鑄造不(bu)銹鋼(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。
鑄造的(de)零(ling)(ling)件一般(ban)比(bi)采用(yong)鍛(duan)軋工藝生產(chan)的(de)零(ling)(ling)件具有更(geng)高(gao)的(de)抗冷熱(re)疲勞裂紋的(de)性能。由(you)于鑄造零(ling)(ling)件沒有明(ming)顯(xian)的(de)組織方(fang)向(xiang)(xiang)性,不存(cun)在(zai)鍛(duan)軋態鋼的(de)各向(xiang)(xiang)異性問題,因此在(zai)熱(re)處理過程中,變形(xing)比(bi)較均勻,尺寸容(rong)易控制,加工余量(liang)較小。
許多在腐(fu)蝕(shi)介質(zhi)中工作的(de)泵殼、閥(fa)、葉輪等形狀復雜的(de)零件廣(guang)泛采用鑄(zhu)造不(bu)銹鋼(gang)(gang)。耐(nai)腐(fu)蝕(shi)不(bu)銹鑄(zhu)鋼(gang)(gang)的(de)化(hua)學(xue)成分(fen)和普通不(bu)銹鋼(gang)(gang)化(hua)學(xue)成分(fen)稍(shao)異,鑄(zhu)造不(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)鉻含量(liang)(質(zhi)量(liang)分(fen)數)在12%以上(shang),在金屬表面(mian)形成鈍化(hua)膜,提高鋼(gang)(gang)的(de)耐(nai)蝕(shi)性。碳(tan)含量(liang)對鋼(gang)(gang)的(de)強度和耐(nai)蝕(shi)性影響很大,鑄(zhu)造不(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)碳(tan)含量(liang)一般低(di)(di)于0.20%,有的(de)低(di)(di)至0.03%。
鑄造不銹鋼也和一般不銹鋼一樣,分為鑄造馬(ma)氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼、鑄造鐵素體不銹鋼和鑄造奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹鋼，浙江至德鋼業有限公司為您分別介紹。
一、鑄造馬氏體不銹鋼(gang)的特(te)性(xing)
ZG15Cr12、ZG20Cr13、ZGCr12NiMo、ZGCr12Ni4(QT1)、ZGCr2Ni4 (QT2)和(he)ZGCr16Ni5Mo等馬氏體不銹鑄鋼(gang)耐大(da)氣腐(fu)蝕(shi)性(xing)較好(hao),經熱處(chu)理和(he)拋光后最穩定。
ZG20Cr13 鋼的(de)耐蝕性和強(qiang)度、硬度較 ZG15Cr12 鋼稍高。這兩種鑄鋼及(ji)其他鑄造(zao)馬氏(shi)體鋼,用于(yu)承受(shou)沖擊載荷(he)和要(yao)求韌性,并在(zai)腐蝕性不強(qiang)及(ji)常溫(wen)下(xia)的(de)有機酸(suan)水(shui)溶液,或者要(yao)求防污染的(de)介質(zhi)中工作的(de)零(ling)件。例(li)如在(zai)維尼綸工業中,可(ke)(ke)用于(yu)聚乙烯(xi)醇(chun)、醋(cu)酸(suan)乙烯(xi)、醋(cu)酸(suan)甲酯(zhi)、醋(cu)酸(suan)鈉溶液等介質(zhi);在(zai)尿素(su)工業中,可(ke)(ke)用于(yu)含硫化氫、尿素(su)母液等介質(zhi),也可(ke)(ke)用于(yu)制造(zao)水(shui)輪機轉輪(葉片)和水(shui)壓機閥等。
鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不銹鋼經調質(zhi)處理(li)(1050℃水冷或油淬,750℃回火(huo))后(hou)得到鐵(tie)素體(ti)(ti)和(he)(he)索氏(shi)(shi)體(ti)(ti)組織。在調質(zhi)狀態(tai)下(xia)鑄(zhu)(zhu)鋼有較(jiao)好的耐蝕(shi)性和(he)(he)綜(zong)合力學性能。某些較(jiao)大的復雜鑄(zhu)(zhu)件不宜調質(zhi)處理(li)時,也可進行退(tui)火(huo)處理(li),退(tui)火(huo)后(hou)的組織為(wei)鐵(tie)素體(ti)(ti)和(he)(he)珠(zhu)光(guang)體(ti)(ti)。2G20Cr13 鋼的熔點為(wei)1480~1510℃,鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)時流動性較(jiao)差,應(ying)(ying)提高澆注溫度和(he)(he)澆注速度。焊接性尚可,焊補時應(ying)(ying)將(jiang)鑄(zhu)(zhu)件預熱(re)(re)到200~300℃,焊后(hou)應(ying)(ying)進行退(tui)火(huo)熱(re)(re)處理(li)。
二、鑄造鐵素體不銹(xiu)鋼的特性
典型(xing)鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹鋼 ZG10Cr17 具有(you)良好的(de)(de)耐(nai)酸(suan)性,其他(ta)類(lei)鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹鋼是在(zai) ZG10Cr17 鋼的(de)(de)基礎上適當加入(ru)鉬(mu)、硅(gui)、鈮等(deng)(deng)可(ke)(ke)提(ti)高鑄(zhu)(zhu)鋼的(de)(de)耐(nai)蝕(shi)性的(de)(de)元素,加入(ru)鈦可(ke)(ke)細化晶粒,加入(ru)稀土(tu)可(ke)(ke)改善鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)性能(neng)。鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)不(bu)銹鑄(zhu)(zhu)鋼在(zai)氧(yang)化性酸(suan)類(lei),特別是硝酸(suan)溶液中(zhong)有(you)良好的(de)(de)耐(nai)蝕(shi)性;隨著鋼中(zhong)鋁(lv)、鋁(lv)、硅(gui)、鈮等(deng)(deng)含(han)量的(de)(de)提(ti)高,耐(nai)蝕(shi)性增加。但(dan)是鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹鋼的(de)(de)力學性能(neng)較差,特別是韌性低,只適用(yong)于載荷(he)(he)較低、無沖擊載荷(he)(he)的(de)(de)場(chang)合,影響了其應(ying)用(yong)。雖然在(zai)一些硝酸(suan)生(sheng)產廠(chang)家(jia)(jia)仍在(zai)應(ying)用(yong),但(dan)未納入(ru)新(xin)的(de)(de)國家(jia)(jia)標(biao)準。
鑄造鐵(tie)(tie)素(su)(su)體不(bu)銹鋼(gang)大多在消(xiao)除應力退(tui)火(huo)(huo)后使用(yong),退(tui)火(huo)(huo)后的組(zu)織(zhi)為鐵(tie)(tie)素(su)(su)體和碳化(hua)(hua)物,一般(ban)在 750~800℃退(tui)火(huo)(huo),爐(lu)冷到550℃出爐(lu)空冷。當加(jia)熱(re)(re)到850℃以上時,鋼(gang)有晶(jing)粒(li)強烈長大傾向。在450~510℃長期加(jia)熱(re)(re)會產生475℃脆性。為了細化(hua)(hua)晶(jing)粒(li),可在鋼(gang)中(zhong)加(jia)入(ru)鈦、氮(dan)等(deng)元素(su)(su)。鋼(gang)的流(liu)動性隨碳、鉻、錳(meng)、硅含量的增加(jia)而提(ti)高。焊(han)接(jie)性尚可,焊(han)補(bu)時鑄件應預熱(re)(re)到300~400℃,焊(han)后應進(jin)行退(tui)火(huo)(huo)熱(re)(re)處(chu)理。
三、鑄(zhu)造奧氏體不銹鋼的(de)特(te)性
鑄(zhu)(zhu)造(zao)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang),由于其(qi)耐蝕性(xing)優于鑄(zhu)(zhu)造(zao)馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)和鑄(zhu)(zhu)造(zao)鐵(tie)素體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang),因而得到廣泛應用。GB/T 2100-2002 國家標準中的(de)20種耐蝕鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)中就(jiu)有 14種,其(qi)產(chan)量及(ji)用量約占(zhan)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)80%以上。經典的(de)第(di)一(yi)代奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)稱18-8 鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang),含鉻約 18%(質量分數)左右(you),含鎳(nie) 8%~10%(質量分數),如ZG03Cr18Ni10、ZG03Cr18Ni10N、ZG09Cr19Ni9、ZG08Cr19Ni10N 等,是(shi)(shi)最(zui)典型最(zui)基本的(de)代表性(xing)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)種,其(qi)他奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)均是(shi)(shi)在188鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)基礎上發展起(qi)來的(de)。奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)也和奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)一(yi)樣,分為鉻鎳(nie)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)和無鎳(nie)、低(di)鎳(nie)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)。
1. 鉻(ge)鎳奧氏體不銹鑄鋼的特性
鉻(ge)鎳(nie)奧氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)具(ju)(ju)有(you)很高的耐(nai)蝕性(xing)(xing)(xing)(xing),與其(qi)他(ta)類不(bu)銹鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)相比(bi),其(qi)耐(nai)蝕性(xing)(xing)(xing)(xing)是(shi)最(zui)好(hao)(hao)的一類。該類鋼(gang)具(ju)(ju)有(you)優良的韌性(xing)(xing)(xing)(xing)和塑(su)性(xing)(xing)(xing)(xing),易于加工成各種(zhong)形狀的零件,在(zai)熱(re)處(chu)理(li)加熱(re)時不(bu)發生 a→y 相變(bian),并(bing)具(ju)(ju)有(you)優良的焊接性(xing)(xing)(xing)(xing)。這類鋼(gang)的主要缺(que)點(dian)是(shi)價格(ge)較(jiao)貴。但由(you)于它具(ju)(ju)有(you)最(zui)好(hao)(hao)的耐(nai)蝕性(xing)(xing)(xing)(xing),仍然是(shi)鑄(zhu)(zhu)造不(bu)銹鋼(gang)中使(shi)用最(zui)廣泛的一類鋼(gang)。國家標(biao)準中的14種(zhong)奧氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)全部(bu)是(shi)鉻(ge)鎳(nie)奧氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)。
2. 鉻錳氮奧(ao)氏體不銹鋼(gang)的(de)特性
鉻錳氮奧(ao)(ao)氏體不銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)是無鎳(nie)和(he)低鎳(nie)奧(ao)(ao)氏體不銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang),雖然在(zai)新的國(guo)家標準(zhun)中沒(mei)有,但傳統(tong)的奧(ao)(ao)氏體不銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)有 ZG10Cr17Mn13N、ZG10Cr17Mn13Mo2N、ZG10Cr17Mn13Mo2CuN、 ZG10Cr17Mn13Mo2Cu2N 和(he) ZG10Cr17MnNi3Mo3Cu2N 等。
該類鋼以(yi)強烈(lie)形成奧氏(shi)體元素錳和氮取代高(gao)(gao)含量的鎳(nie),并加入銀、銅等(deng),以(yi)提高(gao)(gao)鋼的耐蝕(shi)性。其耐蝕(shi)性略低于鉻(ge)鎳(nie)奧氏(shi)體不銹鑄鋼,但強度比鉻(ge)鎳(nie)奧氏(shi)體不銹鑄鋼高(gao)(gao)。
鉻錳(meng)氮鑄造(zao)不銹鋼應進行1100℃水淬處(chu)理(li),使碳化物(wu)固溶以提高其耐蝕性。
金相組(zu)織(zhi)為奧氏體和(he)少量鐵素體(5%~20%)的(de)(de)復相組(zu)織(zhi)。鋼的(de)(de)流(liu)動性(xing)(xing)好,鑄造時氣孔敏感性(xing)(xing)較大,造型(xing)宜(yi)用干(gan)型(xing),并用鉻礦砂(sha)、鋯砂(sha)等(deng)涂料。鋼的(de)(de)鑄造體收(shou)(shou)縮(suo)較大,如(ru) ZG10Cr17Mn13Mo2Cu2N在(zai)1475℃澆注體積總收(shou)(shou)縮(suo)為5.7%。鑄造收(shou)(shou)縮(suo)率(lv)取2.2%~2.3%。這類(lei)鑄鋼的(de)(de)焊(han)接性(xing)(xing)良好,可在(zai)室(shi)溫下焊(han)接。
