鑄造不(bu)銹鋼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。
鑄造的零(ling)件一般比采用鍛軋工藝生(sheng)產的零(ling)件具有更(geng)高的抗冷熱(re)疲勞裂紋的性能。由于鑄造零(ling)件沒有明顯的組織(zhi)方向性,不存在(zai)鍛軋態鋼的各向異(yi)性問題(ti),因(yin)此在(zai)熱(re)處(chu)理過程(cheng)中,變形比較均勻(yun),尺(chi)寸容易控制,加(jia)工余量較小(xiao)。
許多在腐蝕(shi)介質中工(gong)作的(de)(de)(de)泵殼、閥、葉輪等形(xing)狀復雜的(de)(de)(de)零件廣泛采用鑄(zhu)(zhu)造(zao)不銹(xiu)(xiu)鋼。耐(nai)腐蝕(shi)不銹(xiu)(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼的(de)(de)(de)化學(xue)(xue)成分和普(pu)通不銹(xiu)(xiu)鋼化學(xue)(xue)成分稍(shao)異,鑄(zhu)(zhu)造(zao)不銹(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)(de)鉻含(han)量(質量分數(shu))在12%以上,在金屬表面(mian)形(xing)成鈍化膜,提高(gao)鋼的(de)(de)(de)耐(nai)蝕(shi)性。碳(tan)含(han)量對鋼的(de)(de)(de)強度和耐(nai)蝕(shi)性影響很(hen)大,鑄(zhu)(zhu)造(zao)不銹(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)(de)碳(tan)含(han)量一般低于0.20%,有的(de)(de)(de)低至0.03%。
鑄造不銹鋼也和一般不銹鋼一樣,分為鑄造馬氏體(ti)不銹鋼(gang)、鑄造鐵素體不銹鋼和鑄造奧(ao)氏體(ti)不銹鋼，浙江至德鋼業有限公司為您分別介紹。
一、鑄造馬氏體不銹(xiu)鋼的特性
ZG15Cr12、ZG20Cr13、ZGCr12NiMo、ZGCr12Ni4(QT1)、ZGCr2Ni4 (QT2)和ZGCr16Ni5Mo等馬氏體不銹(xiu)鑄(zhu)鋼耐大氣腐蝕性較好,經熱處理(li)和拋光后最穩定。
ZG20Cr13 鋼(gang)的耐蝕(shi)性(xing)和(he)強度、硬(ying)度較 ZG15Cr12 鋼(gang)稍高。這(zhe)兩種(zhong)鑄鋼(gang)及其他鑄造(zao)馬氏體鋼(gang),用(yong)(yong)于(yu)(yu)承(cheng)受沖擊載荷和(he)要求韌性(xing),并(bing)在腐蝕(shi)性(xing)不(bu)強及常(chang)溫(wen)下的有機(ji)(ji)酸(suan)水(shui)(shui)溶(rong)液(ye),或者要求防污染的介(jie)質(zhi)中工(gong)作的零件。例如在維尼綸工(gong)業中,可(ke)用(yong)(yong)于(yu)(yu)聚乙烯醇、醋酸(suan)乙烯、醋酸(suan)甲(jia)酯(zhi)、醋酸(suan)鈉溶(rong)液(ye)等(deng)介(jie)質(zhi);在尿素工(gong)業中,可(ke)用(yong)(yong)于(yu)(yu)含硫化氫(qing)、尿素母液(ye)等(deng)介(jie)質(zhi),也可(ke)用(yong)(yong)于(yu)(yu)制造(zao)水(shui)(shui)輪(lun)機(ji)(ji)轉輪(lun)(葉片)和(he)水(shui)(shui)壓機(ji)(ji)閥等(deng)。
鑄(zhu)造(zao)馬氏體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)銹鋼經調(diao)質(zhi)處(chu)(chu)(chu)理(li)(1050℃水冷或(huo)油淬,750℃回火(huo)(huo))后(hou)(hou)得(de)到鐵素體(ti)(ti)(ti)(ti)和索氏體(ti)(ti)(ti)(ti)組織(zhi)。在(zai)調(diao)質(zhi)狀態下鑄(zhu)鋼有較好的耐(nai)蝕性(xing)(xing)和綜合力學性(xing)(xing)能。某些較大的復雜鑄(zhu)件不(bu)宜調(diao)質(zhi)處(chu)(chu)(chu)理(li)時(shi),也可(ke)進行退(tui)(tui)火(huo)(huo)處(chu)(chu)(chu)理(li),退(tui)(tui)火(huo)(huo)后(hou)(hou)的組織(zhi)為(wei)鐵素體(ti)(ti)(ti)(ti)和珠光體(ti)(ti)(ti)(ti)。2G20Cr13 鋼的熔(rong)點(dian)為(wei)1480~1510℃,鑄(zhu)造(zao)時(shi)流動性(xing)(xing)較差,應提高澆注溫度(du)和澆注速度(du)。焊接性(xing)(xing)尚可(ke),焊補(bu)時(shi)應將鑄(zhu)件預(yu)熱到200~300℃,焊后(hou)(hou)應進行退(tui)(tui)火(huo)(huo)熱處(chu)(chu)(chu)理(li)。
二、鑄(zhu)造鐵素(su)體不銹鋼(gang)的特性(xing)
典型(xing)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造鐵素(su)體(ti)不(bu)(bu)銹鋼 ZG10Cr17 具(ju)有良(liang)好的(de)(de)(de)耐(nai)酸性(xing)(xing),其他(ta)類鑄(zhu)(zhu)(zhu)造鐵素(su)體(ti)不(bu)(bu)銹鋼是在(zai)(zai) ZG10Cr17 鋼的(de)(de)(de)基(ji)礎上適(shi)當加入鉬、硅、鈮(ni)等可(ke)提高(gao)鑄(zhu)(zhu)(zhu)鋼的(de)(de)(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)元素(su),加入鈦可(ke)細化晶粒,加入稀(xi)土(tu)可(ke)改善鑄(zhu)(zhu)(zhu)造性(xing)(xing)能(neng)。鐵素(su)體(ti)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造不(bu)(bu)銹鑄(zhu)(zhu)(zhu)鋼在(zai)(zai)氧化性(xing)(xing)酸類,特別(bie)是硝酸溶液中有良(liang)好的(de)(de)(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing);隨著鋼中鋁(lv)、鋁(lv)、硅、鈮(ni)等含量的(de)(de)(de)提高(gao),耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)增加。但是鑄(zhu)(zhu)(zhu)造鐵素(su)體(ti)不(bu)(bu)銹鋼的(de)(de)(de)力學性(xing)(xing)能(neng)較差,特別(bie)是韌性(xing)(xing)低,只適(shi)用于載(zai)荷較低、無(wu)沖擊(ji)載(zai)荷的(de)(de)(de)場(chang)合,影響(xiang)了其應用。雖然在(zai)(zai)一些(xie)硝酸生產廠家仍在(zai)(zai)應用,但未(wei)納入新的(de)(de)(de)國家標準。
鑄(zhu)造鐵素(su)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)大(da)多在消除應力退(tui)火后(hou)使(shi)用,退(tui)火后(hou)的組織為鐵素(su)體(ti)和碳(tan)化物(wu),一般(ban)在 750~800℃退(tui)火,爐冷(leng)到(dao)550℃出爐空冷(leng)。當加(jia)熱到(dao)850℃以上時,鋼(gang)有晶粒(li)強烈長大(da)傾向(xiang)。在450~510℃長期(qi)加(jia)熱會(hui)產生475℃脆性。為了細(xi)化晶粒(li),可(ke)在鋼(gang)中加(jia)入鈦、氮等元素(su)。鋼(gang)的流動性隨(sui)碳(tan)、鉻、錳、硅含量的增加(jia)而提高。焊(han)接性尚可(ke),焊(han)補時鑄(zhu)件應預熱到(dao)300~400℃,焊(han)后(hou)應進行(xing)退(tui)火熱處理(li)。
三、鑄造奧(ao)氏體不(bu)銹鋼的特性
鑄(zhu)造奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang),由于(yu)其耐蝕性優(you)于(yu)鑄(zhu)造馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)和(he)鑄(zhu)造鐵素體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang),因而得到(dao)廣泛應(ying)用(yong)。GB/T 2100-2002 國家標準中的(de)20種耐蝕鑄(zhu)鋼(gang)中就有 14種,其產(chan)量及用(yong)量約占不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)鑄(zhu)鋼(gang)的(de)80%以上。經典的(de)第一(yi)代(dai)奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鑄(zhu)鋼(gang)稱18-8 鋼(gang),含(han)鉻約 18%(質量分數)左右(you),含(han)鎳(nie)(nie) 8%~10%(質量分數),如(ru)ZG03Cr18Ni10、ZG03Cr18Ni10N、ZG09Cr19Ni9、ZG08Cr19Ni10N 等(deng),是最典型最基本的(de)代(dai)表(biao)性鋼(gang)種,其他奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鑄(zhu)鋼(gang)均是在188鋼(gang)的(de)基礎上發(fa)展起來的(de)。奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鑄(zhu)鋼(gang)也(ye)和(he)奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)一(yi)樣,分為(wei)鉻鎳(nie)(nie)奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鑄(zhu)鋼(gang)和(he)無鎳(nie)(nie)、低(di)鎳(nie)(nie)奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鑄(zhu)鋼(gang)。
1. 鉻鎳奧氏體不銹(xiu)鑄鋼的特性
鉻鎳(nie)奧(ao)(ao)(ao)氏體不銹(xiu)鑄鋼(gang)具(ju)(ju)有(you)很高的(de)耐(nai)蝕性(xing),與其(qi)他類(lei)不銹(xiu)鑄鋼(gang)相比,其(qi)耐(nai)蝕性(xing)是(shi)最好的(de)一類(lei)。該類(lei)鋼(gang)具(ju)(ju)有(you)優(you)(you)良的(de)韌(ren)性(xing)和塑性(xing),易于加工成各種形(xing)狀的(de)零(ling)件,在熱(re)處理加熱(re)時不發生 a→y 相變,并具(ju)(ju)有(you)優(you)(you)良的(de)焊接性(xing)。這類(lei)鋼(gang)的(de)主(zhu)要缺點(dian)是(shi)價格較(jiao)貴。但(dan)由于它具(ju)(ju)有(you)最好的(de)耐(nai)蝕性(xing),仍然是(shi)鑄造不銹(xiu)鋼(gang)中使用最廣泛的(de)一類(lei)鋼(gang)。國(guo)家標準(zhun)中的(de)14種奧(ao)(ao)(ao)氏體不銹(xiu)鑄鋼(gang)全部是(shi)鉻鎳(nie)奧(ao)(ao)(ao)氏體不銹(xiu)鑄鋼(gang)。
2. 鉻(ge)錳氮(dan)奧(ao)氏體不銹(xiu)鋼的特性
鉻(ge)錳(meng)氮奧氏體(ti)(ti)不(bu)銹鑄鋼是(shi)無鎳和低鎳奧氏體(ti)(ti)不(bu)銹鑄鋼,雖然(ran)在新的(de)(de)國家標準中沒有,但傳統的(de)(de)奧氏體(ti)(ti)不(bu)銹鑄鋼有 ZG10Cr17Mn13N、ZG10Cr17Mn13Mo2N、ZG10Cr17Mn13Mo2CuN、 ZG10Cr17Mn13Mo2Cu2N 和 ZG10Cr17MnNi3Mo3Cu2N 等。
該類(lei)鋼(gang)(gang)以強烈(lie)形成奧(ao)氏體(ti)元素錳和(he)氮取代高(gao)含量的鎳(nie),并加入銀、銅等,以提高(gao)鋼(gang)(gang)的耐蝕(shi)性。其(qi)耐蝕(shi)性略低(di)于鉻(ge)鎳(nie)奧(ao)氏體(ti)不銹鑄鋼(gang)(gang),但強度(du)比鉻(ge)鎳(nie)奧(ao)氏體(ti)不銹鑄鋼(gang)(gang)高(gao)。
鉻錳(meng)氮鑄造不銹鋼應進(jin)行(xing)1100℃水淬(cui)處理,使碳化(hua)物固(gu)溶以(yi)提高其耐蝕性。
金相組織(zhi)為(wei)奧氏(shi)體(ti)(ti)和(he)少(shao)量鐵素體(ti)(ti)(5%~20%)的復相組織(zhi)。鋼(gang)(gang)的流動(dong)性好,鑄(zhu)造時氣孔(kong)敏感性較大(da)(da),造型宜用干型,并用鉻礦砂(sha)、鋯砂(sha)等涂料(liao)。鋼(gang)(gang)的鑄(zhu)造體(ti)(ti)收(shou)(shou)縮(suo)較大(da)(da),如 ZG10Cr17Mn13Mo2Cu2N在1475℃澆注(zhu)體(ti)(ti)積(ji)總收(shou)(shou)縮(suo)為(wei)5.7%。鑄(zhu)造收(shou)(shou)縮(suo)率取(qu)2.2%~2.3%。這類鑄(zhu)鋼(gang)(gang)的焊(han)接(jie)性良好,可在室溫下焊(han)接(jie)。
