鑄造不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(zao)的(de)(de)零件一般比(bi)采(cai)用鍛軋工藝(yi)生產的(de)(de)零件具有更(geng)高的(de)(de)抗冷(leng)熱(re)疲勞裂紋的(de)(de)性能。由于鑄造(zao)零件沒有明(ming)顯的(de)(de)組織方向(xiang)性,不存在鍛軋態鋼的(de)(de)各(ge)向(xiang)異性問題,因(yin)此在熱(re)處理過(guo)程(cheng)中,變形比(bi)較(jiao)(jiao)均勻,尺(chi)寸容易控(kong)制,加(jia)工余量較(jiao)(jiao)小。
許多(duo)在腐蝕(shi)(shi)介(jie)質中工作(zuo)的(de)泵(beng)殼、閥、葉輪等形(xing)(xing)狀復(fu)雜的(de)零(ling)件(jian)廣(guang)泛采用鑄造不(bu)銹鋼(gang)(gang)。耐(nai)腐蝕(shi)(shi)不(bu)銹鑄鋼(gang)(gang)的(de)化(hua)學(xue)成(cheng)分(fen)(fen)(fen)和普通不(bu)銹鋼(gang)(gang)化(hua)學(xue)成(cheng)分(fen)(fen)(fen)稍異,鑄造不(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)鉻(ge)含(han)量(liang)(質量(liang)分(fen)(fen)(fen)數)在12%以(yi)上,在金屬(shu)表(biao)面(mian)形(xing)(xing)成(cheng)鈍化(hua)膜(mo),提高鋼(gang)(gang)的(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)。碳含(han)量(liang)對鋼(gang)(gang)的(de)強(qiang)度和耐(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)影響很大,鑄造不(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)碳含(han)量(liang)一(yi)般低于0.20%,有的(de)低至0.03%。
鑄造不銹鋼也和一般不銹鋼一樣,分為鑄造馬(ma)氏體不銹鋼、鑄造鐵素體不銹(xiu)鋼和鑄造奧(ao)氏體不銹(xiu)鋼，浙江至德鋼業有限公司為您分別介紹。
一、鑄造馬氏體不(bu)銹鋼的特性
ZG15Cr12、ZG20Cr13、ZGCr12NiMo、ZGCr12Ni4(QT1)、ZGCr2Ni4 (QT2)和ZGCr16Ni5Mo等馬氏體不(bu)銹鑄鋼耐(nai)大氣(qi)腐蝕性較(jiao)好(hao),經熱處理(li)和拋(pao)光后(hou)最穩定。
ZG20Cr13 鋼的(de)耐(nai)蝕(shi)性和強(qiang)度、硬度較 ZG15Cr12 鋼稍高。這兩種(zhong)鑄鋼及其(qi)他鑄造馬氏體鋼,用(yong)于(yu)承受沖(chong)擊載(zai)荷和要求韌性,并在腐蝕(shi)性不強(qiang)及常溫下的(de)有機酸(suan)水溶液(ye),或者(zhe)要求防污染的(de)介質(zhi)中工作的(de)零件。例(li)如(ru)在維尼綸(lun)工業中,可(ke)用(yong)于(yu)聚乙烯(xi)醇、醋酸(suan)乙烯(xi)、醋酸(suan)甲酯(zhi)、醋酸(suan)鈉溶液(ye)等介質(zhi);在尿素工業中,可(ke)用(yong)于(yu)含(han)硫化氫、尿素母液(ye)等介質(zhi),也可(ke)用(yong)于(yu)制造水輪機轉(zhuan)輪(葉(xie)片)和水壓機閥(fa)等。
鑄(zhu)造馬氏體不(bu)銹鋼經(jing)調(diao)(diao)質處(chu)理(li)(li)(1050℃水冷或(huo)油淬,750℃回火)后得到(dao)鐵(tie)素體和(he)索氏體組(zu)(zu)織。在(zai)調(diao)(diao)質狀態下鑄(zhu)鋼有(you)較好的(de)耐蝕性和(he)綜合(he)力(li)學性能。某些較大的(de)復雜鑄(zhu)件(jian)不(bu)宜(yi)調(diao)(diao)質處(chu)理(li)(li)時(shi),也可進行(xing)退火處(chu)理(li)(li),退火后的(de)組(zu)(zu)織為鐵(tie)素體和(he)珠光體。2G20Cr13 鋼的(de)熔(rong)點為1480~1510℃,鑄(zhu)造時(shi)流動性較差,應(ying)提高澆(jiao)注溫度和(he)澆(jiao)注速度。焊接(jie)性尚可,焊補時(shi)應(ying)將鑄(zhu)件(jian)預(yu)熱(re)到(dao)200~300℃,焊后應(ying)進行(xing)退火熱(re)處(chu)理(li)(li)。
二、鑄造鐵(tie)素體不銹鋼的特性
典型鑄(zhu)(zhu)造(zao)鐵素(su)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang) ZG10Cr17 具有(you)良好的(de)耐(nai)酸(suan)性(xing),其他類(lei)鑄(zhu)(zhu)造(zao)鐵素(su)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)是在(zai) ZG10Cr17 鋼(gang)(gang)的(de)基礎上(shang)適當加入鉬、硅(gui)、鈮等可提(ti)高(gao)(gao)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)的(de)耐(nai)蝕性(xing)的(de)元(yuan)素(su),加入鈦可細(xi)化晶粒,加入稀土可改(gai)善鑄(zhu)(zhu)造(zao)性(xing)能。鐵素(su)體(ti)鑄(zhu)(zhu)造(zao)不銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)在(zai)氧化性(xing)酸(suan)類(lei),特別(bie)(bie)是硝酸(suan)溶(rong)液中有(you)良好的(de)耐(nai)蝕性(xing);隨著鋼(gang)(gang)中鋁(lv)、鋁(lv)、硅(gui)、鈮等含量的(de)提(ti)高(gao)(gao),耐(nai)蝕性(xing)增加。但是鑄(zhu)(zhu)造(zao)鐵素(su)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)力學性(xing)能較(jiao)差,特別(bie)(bie)是韌性(xing)低,只(zhi)適用于載荷(he)較(jiao)低、無(wu)沖擊載荷(he)的(de)場合,影響了其應用。雖然在(zai)一(yi)些硝酸(suan)生產廠(chang)家(jia)仍在(zai)應用,但未(wei)納入新的(de)國(guo)家(jia)標(biao)準。
鑄造鐵素(su)體不(bu)銹鋼大(da)多在消除應(ying)(ying)力退(tui)火后(hou)使(shi)用,退(tui)火后(hou)的組織為(wei)鐵素(su)體和碳化物,一般在 750~800℃退(tui)火,爐(lu)(lu)冷到550℃出爐(lu)(lu)空冷。當加熱到850℃以(yi)上(shang)時(shi),鋼有晶(jing)粒強烈長(chang)大(da)傾向(xiang)。在450~510℃長(chang)期加熱會產生475℃脆性(xing)(xing)。為(wei)了細化晶(jing)粒,可在鋼中(zhong)加入鈦(tai)、氮等(deng)元(yuan)素(su)。鋼的流動性(xing)(xing)隨碳、鉻、錳、硅含量的增加而提(ti)高。焊接性(xing)(xing)尚(shang)可,焊補時(shi)鑄件應(ying)(ying)預熱到300~400℃,焊后(hou)應(ying)(ying)進行退(tui)火熱處理。
三、鑄造奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼的特性
鑄(zhu)(zhu)造(zao)奧氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang),由于其耐蝕性優于鑄(zhu)(zhu)造(zao)馬氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)和(he)(he)鑄(zhu)(zhu)造(zao)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang),因而得(de)到廣(guang)泛應用(yong)。GB/T 2100-2002 國(guo)家標準中的20種(zhong)耐蝕鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)中就有 14種(zhong),其產量(liang)(liang)及用(yong)量(liang)(liang)約占不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)的80%以(yi)上。經典的第(di)一代(dai)(dai)奧氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)稱18-8 鋼(gang)(gang)(gang),含(han)鉻約 18%(質量(liang)(liang)分(fen)數)左(zuo)右,含(han)鎳(nie) 8%~10%(質量(liang)(liang)分(fen)數),如ZG03Cr18Ni10、ZG03Cr18Ni10N、ZG09Cr19Ni9、ZG08Cr19Ni10N 等(deng),是最(zui)典型最(zui)基(ji)本的代(dai)(dai)表(biao)性鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong),其他(ta)奧氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)均是在188鋼(gang)(gang)(gang)的基(ji)礎上發展起來的。奧氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)也和(he)(he)奧氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)一樣(yang),分(fen)為鉻鎳(nie)奧氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)和(he)(he)無鎳(nie)、低鎳(nie)奧氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)。
1. 鉻鎳(nie)奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鑄(zhu)鋼的特性
鉻(ge)鎳(nie)奧氏(shi)體不(bu)銹(xiu)(xiu)鑄鋼(gang)(gang)具有(you)很高(gao)的(de)耐(nai)蝕性(xing),與其他類(lei)不(bu)銹(xiu)(xiu)鑄鋼(gang)(gang)相比,其耐(nai)蝕性(xing)是(shi)(shi)最(zui)(zui)好的(de)一類(lei)。該(gai)類(lei)鋼(gang)(gang)具有(you)優良(liang)的(de)韌性(xing)和塑性(xing),易于加工(gong)成各種形狀的(de)零(ling)件,在(zai)熱處理加熱時不(bu)發生 a→y 相變,并具有(you)優良(liang)的(de)焊接性(xing)。這類(lei)鋼(gang)(gang)的(de)主(zhu)要缺(que)點是(shi)(shi)價格較(jiao)貴(gui)。但(dan)由于它具有(you)最(zui)(zui)好的(de)耐(nai)蝕性(xing),仍(reng)然是(shi)(shi)鑄造不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong)使用最(zui)(zui)廣泛的(de)一類(lei)鋼(gang)(gang)。國家(jia)標準中(zhong)的(de)14種奧氏(shi)體不(bu)銹(xiu)(xiu)鑄鋼(gang)(gang)全部是(shi)(shi)鉻(ge)鎳(nie)奧氏(shi)體不(bu)銹(xiu)(xiu)鑄鋼(gang)(gang)。
2. 鉻(ge)錳氮奧(ao)氏體不銹鋼的特性(xing)
鉻錳氮奧氏體(ti)不(bu)(bu)銹鑄(zhu)鋼是無鎳(nie)和(he)低鎳(nie)奧氏體(ti)不(bu)(bu)銹鑄(zhu)鋼,雖(sui)然(ran)在新的國家(jia)標準中沒有,但傳(chuan)統的奧氏體(ti)不(bu)(bu)銹鑄(zhu)鋼有 ZG10Cr17Mn13N、ZG10Cr17Mn13Mo2N、ZG10Cr17Mn13Mo2CuN、 ZG10Cr17Mn13Mo2Cu2N 和(he) ZG10Cr17MnNi3Mo3Cu2N 等。
該類(lei)鋼以強烈形成奧(ao)氏體(ti)元素錳和氮取(qu)代(dai)高(gao)含量的鎳(nie),并加入銀、銅等,以提高(gao)鋼的耐蝕(shi)(shi)性。其耐蝕(shi)(shi)性略低于鉻鎳(nie)奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鑄(zhu)鋼,但強度(du)比鉻鎳(nie)奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鑄(zhu)鋼高(gao)。
鉻(ge)錳氮鑄造不銹(xiu)鋼(gang)應進行(xing)1100℃水(shui)淬處理,使碳(tan)化物固溶以提高其耐蝕性。
金相組織(zhi)為奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)和少量鐵素體(ti)(ti)(5%~20%)的復相組織(zhi)。鋼的流動性(xing)好(hao),鑄造時氣孔敏(min)感性(xing)較大(da)(da),造型宜(yi)用(yong)干型,并用(yong)鉻礦砂、鋯(gao)砂等涂(tu)料(liao)。鋼的鑄造體(ti)(ti)收縮較大(da)(da),如 ZG10Cr17Mn13Mo2Cu2N在1475℃澆注體(ti)(ti)積總(zong)收縮為5.7%。鑄造收縮率取2.2%~2.3%。這類鑄鋼的焊接(jie)性(xing)良(liang)好(hao),可在室溫下(xia)焊接(jie)。
