鑄造不銹(xiu)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(zhu)造的(de)(de)零件一般比采用鍛軋工(gong)藝(yi)生產的(de)(de)零件具有(you)更高的(de)(de)抗冷(leng)熱疲勞裂紋的(de)(de)性(xing)能。由于鑄(zhu)造零件沒有(you)明(ming)顯的(de)(de)組織(zhi)方(fang)向性(xing),不存在鍛軋態鋼(gang)的(de)(de)各(ge)向異(yi)性(xing)問題,因此在熱處理過(guo)程中,變形比較均勻,尺(chi)寸(cun)容易(yi)控制,加工(gong)余(yu)量較小。
許多在(zai)腐蝕(shi)介質(zhi)中工作的(de)(de)(de)泵殼、閥、葉輪等形(xing)狀復雜(za)的(de)(de)(de)零件廣泛(fan)采用鑄(zhu)(zhu)造(zao)不(bu)銹鋼(gang)(gang)。耐(nai)腐蝕(shi)不(bu)銹鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)化(hua)學成分和(he)普通不(bu)銹鋼(gang)(gang)化(hua)學成分稍(shao)異,鑄(zhu)(zhu)造(zao)不(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)鉻含(han)量(liang)(質(zhi)量(liang)分數)在(zai)12%以上(shang),在(zai)金屬表面形(xing)成鈍化(hua)膜,提高(gao)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)耐(nai)蝕(shi)性。碳(tan)含(han)量(liang)對鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)強(qiang)度和(he)耐(nai)蝕(shi)性影響(xiang)很大,鑄(zhu)(zhu)造(zao)不(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)碳(tan)含(han)量(liang)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,分為鑄造馬氏體不銹鋼(gang)、鑄造鐵素體不銹鋼和鑄造奧氏體不銹鋼，浙江至德鋼業有限公司為您分別介紹。
一、鑄造馬氏體不銹鋼的(de)特性
ZG15Cr12、ZG20Cr13、ZGCr12NiMo、ZGCr12Ni4(QT1)、ZGCr2Ni4 (QT2)和ZGCr16Ni5Mo等(deng)馬氏(shi)體不銹鑄(zhu)鋼耐大氣腐(fu)蝕性較好(hao),經(jing)熱處理和拋光后最穩定(ding)。
ZG20Cr13 鋼(gang)(gang)(gang)的耐蝕性和強(qiang)度、硬度較 ZG15Cr12 鋼(gang)(gang)(gang)稍高。這(zhe)兩種(zhong)鑄鋼(gang)(gang)(gang)及其他鑄造馬氏(shi)體鋼(gang)(gang)(gang),用于(yu)(yu)承受沖擊載荷和要求(qiu)韌性,并(bing)在(zai)(zai)腐蝕性不強(qiang)及常溫下的有機(ji)酸水(shui)(shui)溶(rong)液(ye)(ye),或者要求(qiu)防污染的介質中工作(zuo)的零件(jian)。例(li)如(ru)在(zai)(zai)維尼綸工業中,可(ke)用于(yu)(yu)聚乙(yi)烯醇、醋(cu)酸乙(yi)烯、醋(cu)酸甲酯、醋(cu)酸鈉溶(rong)液(ye)(ye)等(deng)(deng)介質;在(zai)(zai)尿素(su)工業中,可(ke)用于(yu)(yu)含硫化氫、尿素(su)母液(ye)(ye)等(deng)(deng)介質,也(ye)可(ke)用于(yu)(yu)制造水(shui)(shui)輪(lun)機(ji)轉(zhuan)輪(lun)(葉片(pian))和水(shui)(shui)壓(ya)機(ji)閥等(deng)(deng)。
鑄造(zao)(zao)馬(ma)氏體(ti)(ti)不(bu)銹鋼經(jing)調質處理(li)(1050℃水冷或油(you)淬,750℃回火)后(hou)得(de)到(dao)鐵素體(ti)(ti)和(he)索氏體(ti)(ti)組織(zhi)。在(zai)調質狀態下鑄鋼有較好的(de)耐(nai)蝕性和(he)綜合力學性能(neng)。某些較大的(de)復雜鑄件(jian)不(bu)宜調質處理(li)時(shi),也可(ke)進(jin)行退火處理(li),退火后(hou)的(de)組織(zhi)為(wei)(wei)鐵素體(ti)(ti)和(he)珠光體(ti)(ti)。2G20Cr13 鋼的(de)熔(rong)點為(wei)(wei)1480~1510℃,鑄造(zao)(zao)時(shi)流動性較差,應提高澆(jiao)注溫(wen)度和(he)澆(jiao)注速(su)度。焊接(jie)性尚可(ke),焊補時(shi)應將鑄件(jian)預熱到(dao)200~300℃,焊后(hou)應進(jin)行退火熱處理(li)。
二(er)、鑄造鐵素體不銹鋼的特性
典(dian)型鑄造(zao)(zao)鐵素(su)(su)體(ti)(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang) ZG10Cr17 具有(you)良(liang)好的(de)耐酸(suan)性(xing)(xing),其他類鑄造(zao)(zao)鐵素(su)(su)體(ti)(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)是(shi)在 ZG10Cr17 鋼(gang)(gang)的(de)基(ji)礎上適(shi)當加(jia)入(ru)鉬(mu)、硅、鈮等(deng)可提高(gao)鑄鋼(gang)(gang)的(de)耐蝕性(xing)(xing)的(de)元素(su)(su),加(jia)入(ru)鈦(tai)可細(xi)化晶粒,加(jia)入(ru)稀土(tu)可改善鑄造(zao)(zao)性(xing)(xing)能。鐵素(su)(su)體(ti)(ti)鑄造(zao)(zao)不銹(xiu)(xiu)鑄鋼(gang)(gang)在氧化性(xing)(xing)酸(suan)類,特別(bie)是(shi)硝酸(suan)溶液中有(you)良(liang)好的(de)耐蝕性(xing)(xing);隨著(zhu)鋼(gang)(gang)中鋁、鋁、硅、鈮等(deng)含量的(de)提高(gao),耐蝕性(xing)(xing)增加(jia)。但是(shi)鑄造(zao)(zao)鐵素(su)(su)體(ti)(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)力學(xue)性(xing)(xing)能較差,特別(bie)是(shi)韌性(xing)(xing)低,只適(shi)用(yong)于載(zai)荷較低、無沖擊載(zai)荷的(de)場合,影(ying)響了其應(ying)用(yong)。雖(sui)然在一些硝酸(suan)生產(chan)廠家仍(reng)在應(ying)用(yong),但未納入(ru)新的(de)國家標準。
鑄造鐵素體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)大(da)多(duo)在消除(chu)應力退(tui)火(huo)后(hou)使(shi)用,退(tui)火(huo)后(hou)的組織為鐵素體(ti)和碳(tan)化物,一般在 750~800℃退(tui)火(huo),爐(lu)冷到(dao)550℃出爐(lu)空冷。當加(jia)熱到(dao)850℃以上時(shi),鋼(gang)有晶粒強烈長大(da)傾(qing)向。在450~510℃長期加(jia)熱會(hui)產生475℃脆性。為了細化晶粒,可在鋼(gang)中(zhong)加(jia)入鈦、氮等元(yuan)素。鋼(gang)的流動性隨碳(tan)、鉻、錳(meng)、硅含量的增加(jia)而提高(gao)。焊接(jie)性尚可,焊補時(shi)鑄件應預(yu)熱到(dao)300~400℃,焊后(hou)應進行退(tui)火(huo)熱處理。
三、鑄(zhu)造奧氏體(ti)不銹鋼的特性
鑄(zhu)造(zao)奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang),由于其耐蝕性優于鑄(zhu)造(zao)馬氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)和鑄(zhu)造(zao)鐵素體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang),因而得到廣泛應用。GB/T 2100-2002 國家標(biao)準中的(de)20種耐蝕鑄(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)中就有 14種,其產量(liang)及(ji)用量(liang)約占不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)鑄(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)80%以上(shang)。經典(dian)的(de)第(di)一代(dai)奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鑄(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)稱18-8 鋼(gang)(gang)(gang),含(han)鉻約 18%(質量(liang)分數(shu))左右,含(han)鎳(nie) 8%~10%(質量(liang)分數(shu)),如ZG03Cr18Ni10、ZG03Cr18Ni10N、ZG09Cr19Ni9、ZG08Cr19Ni10N 等(deng),是最(zui)典(dian)型最(zui)基本(ben)的(de)代(dai)表性鋼(gang)(gang)(gang)種,其他奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鑄(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)均是在188鋼(gang)(gang)(gang)的(de)基礎上(shang)發展起來(lai)的(de)。奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鑄(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)也(ye)和奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)一樣,分為鉻鎳(nie)奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鑄(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)和無鎳(nie)、低鎳(nie)奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鑄(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)。
1. 鉻鎳奧氏體不(bu)銹鑄鋼的(de)特性
鉻鎳(nie)奧氏體(ti)(ti)不銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)具(ju)(ju)有(you)很高(gao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)蝕性,與(yu)其(qi)他類(lei)(lei)不銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)相比(bi),其(qi)耐(nai)(nai)蝕性是(shi)(shi)最好的(de)(de)(de)一類(lei)(lei)。該類(lei)(lei)鋼(gang)具(ju)(ju)有(you)優(you)良(liang)的(de)(de)(de)韌性和塑性,易于(yu)加(jia)工成各種(zhong)形(xing)狀的(de)(de)(de)零件,在熱處理加(jia)熱時不發生 a→y 相變,并具(ju)(ju)有(you)優(you)良(liang)的(de)(de)(de)焊接性。這類(lei)(lei)鋼(gang)的(de)(de)(de)主(zhu)要缺點是(shi)(shi)價格較貴。但由于(yu)它具(ju)(ju)有(you)最好的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)蝕性,仍然是(shi)(shi)鑄(zhu)(zhu)造(zao)不銹(xiu)鋼(gang)中使用最廣泛(fan)的(de)(de)(de)一類(lei)(lei)鋼(gang)。國(guo)家標(biao)準中的(de)(de)(de)14種(zhong)奧氏體(ti)(ti)不銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)全部是(shi)(shi)鉻鎳(nie)奧氏體(ti)(ti)不銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)。
2. 鉻錳(meng)氮奧(ao)氏體不銹(xiu)鋼的(de)特性
鉻錳(meng)氮奧(ao)(ao)氏體不銹(xiu)(xiu)鑄鋼是(shi)無鎳和低(di)鎳奧(ao)(ao)氏體不銹(xiu)(xiu)鑄鋼,雖然在新的國(guo)家標準中(zhong)沒有,但傳統的奧(ao)(ao)氏體不銹(xiu)(xiu)鑄鋼有 ZG10Cr17Mn13N、ZG10Cr17Mn13Mo2N、ZG10Cr17Mn13Mo2CuN、 ZG10Cr17Mn13Mo2Cu2N 和 ZG10Cr17MnNi3Mo3Cu2N 等。
該類鋼以強烈(lie)形成奧(ao)氏(shi)體元素(su)錳和氮(dan)取代高含量的鎳,并加入銀、銅(tong)等(deng),以提高鋼的耐(nai)蝕(shi)性。其耐(nai)蝕(shi)性略(lve)低(di)于鉻鎳奧(ao)氏(shi)體不(bu)(bu)銹鑄鋼,但強度(du)比鉻鎳奧(ao)氏(shi)體不(bu)(bu)銹鑄鋼高。
鉻錳氮鑄造不銹鋼應進行1100℃水淬處理,使碳化物固溶以提高(gao)其耐蝕性。
金相組織(zhi)為奧氏體和少量鐵素體(5%~20%)的復相組織(zhi)。鋼的流動性(xing)好,鑄造時氣(qi)孔敏感性(xing)較(jiao)大,造型(xing)宜(yi)用干型(xing),并(bing)用鉻(ge)礦砂(sha)、鋯砂(sha)等涂料。鋼的鑄造體收縮較(jiao)大,如 ZG10Cr17Mn13Mo2Cu2N在(zai)1475℃澆(jiao)注體積總(zong)收縮為5.7%。鑄造收縮率取2.2%~2.3%。這類鑄鋼的焊(han)接(jie)性(xing)良好,可在(zai)室溫下焊(han)接(jie)。
