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。
鑄造的(de)零件一般比采用鍛軋(ya)工(gong)(gong)藝生產的(de)零件具(ju)有更(geng)高的(de)抗(kang)冷熱疲勞(lao)裂紋的(de)性(xing)能。由于(yu)鑄造零件沒有明顯(xian)的(de)組織方(fang)向性(xing),不存在(zai)鍛軋(ya)態鋼(gang)的(de)各向異(yi)性(xing)問題,因此(ci)在(zai)熱處理過程中,變(bian)形比較(jiao)均勻,尺(chi)寸容易控制(zhi),加工(gong)(gong)余量(liang)較(jiao)小。
許多在(zai)(zai)腐(fu)蝕介(jie)質(zhi)中工作的(de)(de)(de)泵殼(ke)、閥、葉輪(lun)等形狀(zhuang)復(fu)雜的(de)(de)(de)零件廣泛采用鑄(zhu)造不(bu)(bu)(bu)銹鋼。耐腐(fu)蝕不(bu)(bu)(bu)銹鑄(zhu)鋼的(de)(de)(de)化(hua)學(xue)成(cheng)分和(he)(he)普通不(bu)(bu)(bu)銹鋼化(hua)學(xue)成(cheng)分稍異(yi),鑄(zhu)造不(bu)(bu)(bu)銹鋼的(de)(de)(de)鉻含量(liang)(質(zhi)量(liang)分數)在(zai)(zai)12%以上,在(zai)(zai)金(jin)屬表面形成(cheng)鈍化(hua)膜,提高鋼的(de)(de)(de)耐蝕性。碳(tan)含量(liang)對(dui)鋼的(de)(de)(de)強度(du)和(he)(he)耐蝕性影(ying)響很大,鑄(zhu)造不(bu)(bu)(bu)銹鋼的(de)(de)(de)碳(tan)含量(liang)一(yi)般低(di)于(yu)0.20%,有的(de)(de)(de)低(di)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、鑄造鐵素體不銹鋼和鑄造奧氏體(ti)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(shi)體不銹鋼(gang)的特性
ZG15Cr12、ZG20Cr13、ZGCr12NiMo、ZGCr12Ni4(QT1)、ZGCr2Ni4 (QT2)和ZGCr16Ni5Mo等馬氏體不銹鑄鋼耐大氣腐蝕(shi)性較好,經熱處理(li)和拋光后最(zui)穩定。
ZG20Cr13 鋼(gang)的(de)耐蝕(shi)性(xing)和(he)(he)強度、硬(ying)度較 ZG15Cr12 鋼(gang)稍高。這兩種鑄鋼(gang)及(ji)其他鑄造馬氏(shi)體鋼(gang),用(yong)于(yu)承受沖擊載荷和(he)(he)要求韌性(xing),并(bing)在腐蝕(shi)性(xing)不強及(ji)常溫下的(de)有機酸(suan)(suan)水溶(rong)液(ye),或者要求防污(wu)染的(de)介(jie)質中(zhong)工(gong)作的(de)零件。例如在維尼綸工(gong)業中(zhong),可用(yong)于(yu)聚乙烯(xi)醇(chun)、醋酸(suan)(suan)乙烯(xi)、醋酸(suan)(suan)甲酯(zhi)、醋酸(suan)(suan)鈉(na)溶(rong)液(ye)等介(jie)質;在尿(niao)素(su)工(gong)業中(zhong),可用(yong)于(yu)含(han)硫化氫、尿(niao)素(su)母液(ye)等介(jie)質,也可用(yong)于(yu)制造水輪機轉輪(葉片)和(he)(he)水壓機閥等。
鑄(zhu)造馬氏(shi)體(ti)不銹鋼經調質處(chu)理(1050℃水(shui)冷或油淬,750℃回(hui)火)后得到鐵素體(ti)和索氏(shi)體(ti)組(zu)織。在調質狀(zhuang)態下鑄(zhu)鋼有較好的(de)耐蝕性(xing)(xing)和綜合力學(xue)性(xing)(xing)能(neng)。某些較大的(de)復(fu)雜鑄(zhu)件(jian)不宜(yi)調質處(chu)理時,也可進行退火處(chu)理,退火后的(de)組(zu)織為鐵素體(ti)和珠光體(ti)。2G20Cr13 鋼的(de)熔點(dian)為1480~1510℃,鑄(zhu)造時流動性(xing)(xing)較差,應提高(gao)澆注溫度和澆注速度。焊(han)接性(xing)(xing)尚(shang)可,焊(han)補時應將(jiang)鑄(zhu)件(jian)預熱(re)到200~300℃,焊(han)后應進行退火熱(re)處(chu)理。
二、鑄造鐵素體不銹鋼的(de)特性
典型鑄(zhu)造鐵(tie)素(su)體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang) ZG10Cr17 具有(you)良好(hao)的耐酸(suan)(suan)性(xing),其他類(lei)鑄(zhu)造鐵(tie)素(su)體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)是(shi)在 ZG10Cr17 鋼(gang)(gang)的基(ji)礎(chu)上適(shi)(shi)當加(jia)入(ru)鉬、硅、鈮等可提高鑄(zhu)鋼(gang)(gang)的耐蝕性(xing)的元(yuan)素(su),加(jia)入(ru)鈦(tai)可細化晶粒,加(jia)入(ru)稀土(tu)可改善鑄(zhu)造性(xing)能(neng)(neng)。鐵(tie)素(su)體鑄(zhu)造不銹(xiu)(xiu)鑄(zhu)鋼(gang)(gang)在氧化性(xing)酸(suan)(suan)類(lei),特別是(shi)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)溶液中有(you)良好(hao)的耐蝕性(xing);隨著鋼(gang)(gang)中鋁(lv)、鋁(lv)、硅、鈮等含(han)量的提高,耐蝕性(xing)增(zeng)加(jia)。但(dan)是(shi)鑄(zhu)造鐵(tie)素(su)體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的力學性(xing)能(neng)(neng)較差,特別是(shi)韌(ren)性(xing)低,只適(shi)(shi)用(yong)于載(zai)荷(he)較低、無沖擊(ji)載(zai)荷(he)的場合,影(ying)響(xiang)了其應(ying)用(yong)。雖然在一些硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)生產廠家仍(reng)在應(ying)用(yong),但(dan)未納入(ru)新的國家標準。
鑄造(zao)鐵(tie)素體(ti)不銹鋼(gang)大多在消除應力退火后使用,退火后的組織為鐵(tie)素體(ti)和碳(tan)化物,一般在 750~800℃退火,爐冷(leng)到550℃出(chu)爐空冷(leng)。當(dang)加(jia)熱到850℃以(yi)上時(shi),鋼(gang)有晶(jing)粒強烈長大傾向(xiang)。在450~510℃長期加(jia)熱會產生475℃脆性(xing)。為了細化晶(jing)粒,可在鋼(gang)中加(jia)入鈦、氮(dan)等元素。鋼(gang)的流動性(xing)隨碳(tan)、鉻、錳、硅含量的增加(jia)而(er)提高。焊接性(xing)尚可,焊補時(shi)鑄件(jian)應預(yu)熱到300~400℃,焊后應進(jin)行退火熱處理。
三(san)、鑄造(zao)奧氏體不銹鋼的特性
鑄(zhu)(zhu)造(zao)奧(ao)氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang),由(you)于(yu)其(qi)耐蝕(shi)性優(you)于(yu)鑄(zhu)(zhu)造(zao)馬氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)和(he)鑄(zhu)(zhu)造(zao)鐵素(su)體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang),因(yin)而(er)得到(dao)廣泛應用。GB/T 2100-2002 國家標準中(zhong)的(de)(de)20種耐蝕(shi)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)中(zhong)就有 14種,其(qi)產量(liang)及用量(liang)約占不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)80%以上(shang)。經典的(de)(de)第一(yi)代(dai)奧(ao)氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)稱(cheng)18-8 鋼(gang)(gang),含鉻約 18%(質量(liang)分數)左(zuo)右(you),含鎳 8%~10%(質量(liang)分數),如ZG03Cr18Ni10、ZG03Cr18Ni10N、ZG09Cr19Ni9、ZG08Cr19Ni10N 等,是(shi)最(zui)典型(xing)最(zui)基本的(de)(de)代(dai)表性鋼(gang)(gang)種,其(qi)他(ta)奧(ao)氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)均是(shi)在188鋼(gang)(gang)的(de)(de)基礎上(shang)發(fa)展起來的(de)(de)。奧(ao)氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)也和(he)奧(ao)氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)一(yi)樣,分為鉻鎳奧(ao)氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)和(he)無鎳、低鎳奧(ao)氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)。
1. 鉻鎳奧氏體不銹鑄鋼的特性
鉻鎳奧氏體不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)具有(you)(you)(you)很高的(de)(de)耐(nai)蝕性,與其(qi)他類(lei)(lei)(lei)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)相比,其(qi)耐(nai)蝕性是最好(hao)的(de)(de)一類(lei)(lei)(lei)。該(gai)類(lei)(lei)(lei)鋼(gang)(gang)(gang)具有(you)(you)(you)優良的(de)(de)韌性和塑性,易于(yu)加工成各(ge)種(zhong)形(xing)狀的(de)(de)零件,在(zai)熱處理加熱時(shi)不(bu)(bu)發生 a→y 相變,并(bing)具有(you)(you)(you)優良的(de)(de)焊接(jie)性。這類(lei)(lei)(lei)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)主(zhu)要缺點是價格較貴。但(dan)由于(yu)它具有(you)(you)(you)最好(hao)的(de)(de)耐(nai)蝕性,仍(reng)然是鑄(zhu)(zhu)造不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)中使用最廣(guang)泛的(de)(de)一類(lei)(lei)(lei)鋼(gang)(gang)(gang)。國家標準(zhun)中的(de)(de)14種(zhong)奧氏體不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)全部是鉻鎳奧氏體不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)。
2. 鉻(ge)錳氮奧氏體不銹鋼的特性(xing)
鉻錳(meng)氮奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鑄鋼是無鎳和(he)低鎳奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鑄鋼,雖然在(zai)新的國家標準中沒有,但傳統的奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鑄鋼有 ZG10Cr17Mn13N、ZG10Cr17Mn13Mo2N、ZG10Cr17Mn13Mo2CuN、 ZG10Cr17Mn13Mo2Cu2N 和(he) ZG10Cr17MnNi3Mo3Cu2N 等。
該類鋼以強(qiang)烈形(xing)成奧氏體元素錳和(he)氮取代(dai)高(gao)含量的鎳,并加(jia)入(ru)銀、銅等,以提高(gao)鋼的耐(nai)蝕(shi)性。其耐(nai)蝕(shi)性略低(di)于鉻(ge)鎳奧氏體不(bu)銹鑄鋼,但強(qiang)度比鉻(ge)鎳奧氏體不(bu)銹鑄鋼高(gao)。
鉻錳(meng)氮(dan)鑄造不銹鋼應進行1100℃水(shui)淬處理,使碳(tan)化物(wu)固(gu)溶以提高其耐(nai)蝕性。
金(jin)相(xiang)(xiang)組(zu)織為奧氏體和少量鐵素體(5%~20%)的復相(xiang)(xiang)組(zu)織。鋼(gang)(gang)的流動(dong)性好(hao),鑄(zhu)造時氣孔敏感性較大,造型宜用干型,并用鉻礦(kuang)砂(sha)、鋯砂(sha)等涂(tu)料。鋼(gang)(gang)的鑄(zhu)造體收縮較大,如 ZG10Cr17Mn13Mo2Cu2N在1475℃澆注體積總收縮為5.7%。鑄(zhu)造收縮率取2.2%~2.3%。這類鑄(zhu)鋼(gang)(gang)的焊接(jie)性良好(hao),可在室溫下焊接(jie)。
