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(zhu)(zhu)造(zao)的零(ling)(ling)件(jian)(jian)一(yi)般比采(cai)用(yong)鍛軋(ya)工藝生(sheng)產的零(ling)(ling)件(jian)(jian)具有(you)更(geng)高(gao)的抗(kang)冷熱(re)疲勞裂紋的性(xing)能(neng)。由于鑄(zhu)(zhu)造(zao)零(ling)(ling)件(jian)(jian)沒有(you)明(ming)顯的組織方向性(xing),不存(cun)在鍛軋(ya)態鋼的各向異性(xing)問題,因此在熱(re)處理過程中,變形(xing)比較(jiao)均勻,尺寸容易控制,加工余量(liang)較(jiao)小。
許多在(zai)腐(fu)蝕(shi)(shi)介質中工作的(de)泵殼、閥、葉(xie)輪等形(xing)狀復雜的(de)零件(jian)廣(guang)泛采用鑄(zhu)造不(bu)銹鋼(gang)(gang)。耐(nai)(nai)腐(fu)蝕(shi)(shi)不(bu)銹鑄(zhu)鋼(gang)(gang)的(de)化學成(cheng)(cheng)分(fen)和普通不(bu)銹鋼(gang)(gang)化學成(cheng)(cheng)分(fen)稍異(yi),鑄(zhu)造不(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)鉻含(han)量(liang)(質量(liang)分(fen)數(shu))在(zai)12%以(yi)上,在(zai)金(jin)屬(shu)表面(mian)形(xing)成(cheng)(cheng)鈍化膜,提高鋼(gang)(gang)的(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)性。碳含(han)量(liang)對鋼(gang)(gang)的(de)強度和耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)性影響很大,鑄(zhu)造不(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)碳含(han)量(liang)一般低于0.20%,有(you)的(de)低至0.03%。
鑄造不銹鋼也和一般不銹鋼一樣,分為鑄造馬氏體不銹鋼、鑄造鐵素體(ti)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(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)特性
ZG15Cr12、ZG20Cr13、ZGCr12NiMo、ZGCr12Ni4(QT1)、ZGCr2Ni4 (QT2)和ZGCr16Ni5Mo等馬氏體(ti)不銹鑄鋼(gang)耐大氣腐(fu)蝕性較(jiao)好,經熱處理和拋光(guang)后(hou)最穩(wen)定。
ZG20Cr13 鋼的耐蝕(shi)性和強度(du)、硬度(du)較 ZG15Cr12 鋼稍高(gao)。這兩種鑄鋼及其他鑄造馬氏(shi)體(ti)鋼,用于承受(shou)沖(chong)擊(ji)載(zai)荷(he)和要(yao)求(qiu)韌性,并在(zai)腐蝕(shi)性不強及常溫下的有機(ji)酸(suan)水溶(rong)液,或者(zhe)要(yao)求(qiu)防污染的介(jie)質(zhi)中(zhong)(zhong)工作的零件(jian)。例(li)如(ru)在(zai)維尼綸工業中(zhong)(zhong),可(ke)用于聚乙(yi)烯(xi)醇、醋酸(suan)乙(yi)烯(xi)、醋酸(suan)甲(jia)酯、醋酸(suan)鈉溶(rong)液等(deng)介(jie)質(zhi);在(zai)尿素(su)工業中(zhong)(zhong),可(ke)用于含硫化氫、尿素(su)母(mu)液等(deng)介(jie)質(zhi),也可(ke)用于制造水輪(lun)機(ji)轉輪(lun)(葉片)和水壓機(ji)閥(fa)等(deng)。
鑄(zhu)造馬(ma)氏體不銹鋼(gang)(gang)經調(diao)質(zhi)處理(1050℃水冷或油(you)淬,750℃回(hui)火)后(hou)得到鐵(tie)(tie)素體和(he)索氏體組織。在調(diao)質(zhi)狀態下鑄(zhu)鋼(gang)(gang)有較好的耐蝕性(xing)(xing)和(he)綜(zong)合力學性(xing)(xing)能(neng)。某些較大的復雜鑄(zhu)件不宜(yi)調(diao)質(zhi)處理時,也可進(jin)行(xing)退火處理,退火后(hou)的組織為鐵(tie)(tie)素體和(he)珠光體。2G20Cr13 鋼(gang)(gang)的熔點(dian)為1480~1510℃,鑄(zhu)造時流動性(xing)(xing)較差,應提高(gao)澆注(zhu)溫度和(he)澆注(zhu)速度。焊(han)接(jie)性(xing)(xing)尚可,焊(han)補時應將鑄(zhu)件預熱到200~300℃,焊(han)后(hou)應進(jin)行(xing)退火熱處理。
二、鑄造鐵(tie)素(su)體不銹鋼的特性
典型鑄(zhu)(zhu)造鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)(bu)銹鋼 ZG10Cr17 具有良好(hao)的(de)(de)耐(nai)(nai)酸(suan)性(xing)(xing),其他類鑄(zhu)(zhu)造鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)(bu)銹鋼是在 ZG10Cr17 鋼的(de)(de)基(ji)礎上適(shi)當加入鉬(mu)、硅、鈮(ni)等(deng)(deng)可(ke)提(ti)高鑄(zhu)(zhu)鋼的(de)(de)耐(nai)(nai)蝕性(xing)(xing)的(de)(de)元素(su),加入鈦可(ke)細化晶(jing)粒,加入稀土(tu)可(ke)改善鑄(zhu)(zhu)造性(xing)(xing)能。鐵(tie)素(su)體(ti)鑄(zhu)(zhu)造不(bu)(bu)銹鑄(zhu)(zhu)鋼在氧化性(xing)(xing)酸(suan)類,特別(bie)是硝酸(suan)溶液中有良好(hao)的(de)(de)耐(nai)(nai)蝕性(xing)(xing);隨著鋼中鋁、鋁、硅、鈮(ni)等(deng)(deng)含量的(de)(de)提(ti)高,耐(nai)(nai)蝕性(xing)(xing)增加。但是鑄(zhu)(zhu)造鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)(bu)銹鋼的(de)(de)力學性(xing)(xing)能較(jiao)(jiao)差,特別(bie)是韌(ren)性(xing)(xing)低(di),只適(shi)用于載荷較(jiao)(jiao)低(di)、無(wu)沖擊載荷的(de)(de)場(chang)合,影響了其應用。雖然(ran)在一些硝酸(suan)生產(chan)廠家仍在應用,但未納入新的(de)(de)國家標準。
鑄造鐵素(su)體(ti)不銹鋼(gang)大多在(zai)(zai)消除應(ying)力退(tui)(tui)火(huo)后使用,退(tui)(tui)火(huo)后的(de)(de)組(zu)織為鐵素(su)體(ti)和碳化物(wu),一般在(zai)(zai) 750~800℃退(tui)(tui)火(huo),爐冷到550℃出(chu)爐空冷。當加(jia)熱到850℃以上(shang)時,鋼(gang)有(you)晶(jing)(jing)粒強烈長大傾向(xiang)。在(zai)(zai)450~510℃長期加(jia)熱會產生475℃脆(cui)性(xing)。為了細化晶(jing)(jing)粒,可(ke)在(zai)(zai)鋼(gang)中加(jia)入鈦、氮等元素(su)。鋼(gang)的(de)(de)流動性(xing)隨碳、鉻、錳(meng)、硅含(han)量的(de)(de)增加(jia)而提高(gao)。焊接性(xing)尚可(ke),焊補時鑄件應(ying)預(yu)熱到300~400℃,焊后應(ying)進行退(tui)(tui)火(huo)熱處理。
三(san)、鑄造奧氏體(ti)不銹鋼的特性
鑄(zhu)造奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang),由于(yu)其耐(nai)蝕性優(you)于(yu)鑄(zhu)造馬氏體(ti)(ti)不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)和(he)鑄(zhu)造鐵素體(ti)(ti)不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang),因而得到廣泛應(ying)用(yong)。GB/T 2100-2002 國(guo)家標(biao)準中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)20種耐(nai)蝕鑄(zhu)鋼(gang)(gang)中(zhong)就有 14種,其產量(liang)及用(yong)量(liang)約(yue)占不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)鑄(zhu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)80%以上(shang)。經典(dian)的(de)(de)(de)(de)(de)第一代奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)不銹(xiu)(xiu)(xiu)鑄(zhu)鋼(gang)(gang)稱(cheng)18-8 鋼(gang)(gang),含(han)鉻約(yue) 18%(質量(liang)分數)左(zuo)右,含(han)鎳 8%~10%(質量(liang)分數),如ZG03Cr18Ni10、ZG03Cr18Ni10N、ZG09Cr19Ni9、ZG08Cr19Ni10N 等,是最典(dian)型最基本的(de)(de)(de)(de)(de)代表性鋼(gang)(gang)種,其他奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)不銹(xiu)(xiu)(xiu)鑄(zhu)鋼(gang)(gang)均是在(zai)188鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)基礎上(shang)發(fa)展起來的(de)(de)(de)(de)(de)。奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)不銹(xiu)(xiu)(xiu)鑄(zhu)鋼(gang)(gang)也(ye)和(he)奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)一樣(yang),分為鉻鎳奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)不銹(xiu)(xiu)(xiu)鑄(zhu)鋼(gang)(gang)和(he)無鎳、低鎳奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)不銹(xiu)(xiu)(xiu)鑄(zhu)鋼(gang)(gang)。
1. 鉻鎳奧(ao)氏體不銹鑄鋼的特性
鉻(ge)鎳奧氏體不(bu)銹(xiu)鑄(zhu)鋼(gang)(gang)具(ju)有(you)(you)(you)很高(gao)的(de)(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)性,與(yu)其他(ta)類(lei)(lei)(lei)(lei)不(bu)銹(xiu)鑄(zhu)鋼(gang)(gang)相(xiang)比,其耐(nai)蝕(shi)(shi)性是最好(hao)的(de)(de)一類(lei)(lei)(lei)(lei)。該類(lei)(lei)(lei)(lei)鋼(gang)(gang)具(ju)有(you)(you)(you)優良的(de)(de)韌性和塑性,易(yi)于加工成各種(zhong)形狀的(de)(de)零(ling)件(jian),在熱(re)處理加熱(re)時不(bu)發(fa)生 a→y 相(xiang)變,并具(ju)有(you)(you)(you)優良的(de)(de)焊接性。這類(lei)(lei)(lei)(lei)鋼(gang)(gang)的(de)(de)主要缺點是價格較貴。但由于它具(ju)有(you)(you)(you)最好(hao)的(de)(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)性,仍然是鑄(zhu)造不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)中使用最廣泛(fan)的(de)(de)一類(lei)(lei)(lei)(lei)鋼(gang)(gang)。國家標準中的(de)(de)14種(zhong)奧氏體不(bu)銹(xiu)鑄(zhu)鋼(gang)(gang)全(quan)部是鉻(ge)鎳奧氏體不(bu)銹(xiu)鑄(zhu)鋼(gang)(gang)。
2. 鉻(ge)錳氮奧氏體不銹鋼的特性
鉻錳氮奧氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鑄(zhu)鋼是無鎳(nie)和(he)低鎳(nie)奧氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鑄(zhu)鋼,雖(sui)然(ran)在新的國家標準(zhun)中沒有(you),但傳統的奧氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鑄(zhu)鋼有(you) ZG10Cr17Mn13N、ZG10Cr17Mn13Mo2N、ZG10Cr17Mn13Mo2CuN、 ZG10Cr17Mn13Mo2Cu2N 和(he) ZG10Cr17MnNi3Mo3Cu2N 等(deng)。
該類鋼(gang)以強烈形(xing)成奧氏體(ti)元(yuan)素錳和氮取(qu)代(dai)高含(han)量(liang)的鎳(nie),并加入銀、銅等(deng),以提高鋼(gang)的耐(nai)(nai)蝕性。其耐(nai)(nai)蝕性略(lve)低(di)于(yu)鉻鎳(nie)奧氏體(ti)不銹鑄鋼(gang),但強度比鉻鎳(nie)奧氏體(ti)不銹鑄鋼(gang)高。
鉻錳(meng)氮鑄造不(bu)銹鋼(gang)應(ying)進行1100℃水淬(cui)處理(li),使(shi)碳化物固溶以提高其耐蝕性。
金相組織(zhi)為奧氏體和少量鐵(tie)素體(5%~20%)的復相組織(zhi)。鋼的流動性(xing)好(hao),鑄造(zao)時氣孔敏(min)感性(xing)較大,造(zao)型宜(yi)用(yong)干型,并用(yong)鉻礦砂、鋯砂等涂料(liao)。鋼的鑄造(zao)體收(shou)(shou)縮(suo)較大,如 ZG10Cr17Mn13Mo2Cu2N在1475℃澆(jiao)注體積(ji)總收(shou)(shou)縮(suo)為5.7%。鑄造(zao)收(shou)(shou)縮(suo)率取2.2%~2.3%。這類(lei)鑄鋼的焊(han)接性(xing)良好(hao),可(ke)在室溫下(xia)焊(han)接。
