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(de)(de)零(ling)件(jian)一般(ban)比(bi)采用鍛軋工藝生產的(de)(de)零(ling)件(jian)具有更高的(de)(de)抗冷熱疲(pi)勞裂紋的(de)(de)性能。由于鑄(zhu)(zhu)造(zao)零(ling)件(jian)沒(mei)有明顯(xian)的(de)(de)組織方(fang)向性,不存在鍛軋態鋼(gang)的(de)(de)各(ge)向異性問題,因此在熱處(chu)理過程中,變(bian)形(xing)比(bi)較(jiao)均勻,尺寸容(rong)易控制,加工余(yu)量較(jiao)小。
許(xu)多(duo)在腐蝕(shi)介質(zhi)中工(gong)作的(de)泵(beng)殼、閥、葉輪等形狀復(fu)雜的(de)零件(jian)廣泛采用鑄造(zao)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)。耐(nai)(nai)腐蝕(shi)不銹(xiu)鑄鋼(gang)(gang)的(de)化(hua)學成分(fen)和普通不銹(xiu)鋼(gang)(gang)化(hua)學成分(fen)稍異,鑄造(zao)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)鉻含(han)量(質(zhi)量分(fen)數(shu))在12%以上,在金屬表面形成鈍化(hua)膜,提高鋼(gang)(gang)的(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)性(xing)。碳含(han)量對(dui)鋼(gang)(gang)的(de)強度和耐(nai)(nai)蝕(shi)性(xing)影響(xiang)很大,鑄造(zao)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)碳含(han)量一般低(di)(di)于(yu)0.20%,有的(de)低(di)(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(bu)銹鋼、鑄造鐵素(su)體不(bu)銹鋼和鑄造奧氏(shi)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特性
ZG15Cr12、ZG20Cr13、ZGCr12NiMo、ZGCr12Ni4(QT1)、ZGCr2Ni4 (QT2)和(he)ZGCr16Ni5Mo等馬氏體不銹鑄鋼耐大氣腐蝕性較好,經熱處理和(he)拋光后最穩定。
ZG20Cr13 鋼的耐(nai)蝕性和(he)強(qiang)度(du)(du)、硬度(du)(du)較(jiao) ZG15Cr12 鋼稍高(gao)。這兩(liang)種鑄鋼及(ji)其他鑄造馬氏體鋼,用于(yu)(yu)承受沖擊載荷和(he)要求韌性,并(bing)在腐蝕性不(bu)強(qiang)及(ji)常溫下的有機(ji)酸(suan)水溶(rong)液,或者要求防(fang)污染的介(jie)質中(zhong)工作的零件。例如在維尼(ni)綸工業(ye)中(zhong),可(ke)用于(yu)(yu)聚(ju)乙烯醇、醋(cu)酸(suan)乙烯、醋(cu)酸(suan)甲酯、醋(cu)酸(suan)鈉溶(rong)液等介(jie)質;在尿(niao)素工業(ye)中(zhong),可(ke)用于(yu)(yu)含硫化氫、尿(niao)素母(mu)液等介(jie)質,也可(ke)用于(yu)(yu)制造水輪(lun)機(ji)轉輪(lun)(葉片)和(he)水壓機(ji)閥等。
鑄造(zao)馬氏體(ti)不銹鋼經調質處理(1050℃水冷或(huo)油淬,750℃回火(huo))后(hou)得到(dao)鐵素體(ti)和索氏體(ti)組織(zhi)。在(zai)調質狀態下鑄鋼有較好(hao)的耐蝕性(xing)(xing)和綜合(he)力學性(xing)(xing)能(neng)。某些較大的復雜鑄件(jian)(jian)不宜調質處理時(shi),也可進(jin)行退火(huo)處理,退火(huo)后(hou)的組織(zhi)為(wei)鐵素體(ti)和珠光體(ti)。2G20Cr13 鋼的熔點為(wei)1480~1510℃,鑄造(zao)時(shi)流(liu)動性(xing)(xing)較差,應(ying)提高澆注溫(wen)度(du)和澆注速度(du)。焊接性(xing)(xing)尚可,焊補時(shi)應(ying)將鑄件(jian)(jian)預熱(re)到(dao)200~300℃,焊后(hou)應(ying)進(jin)行退火(huo)熱(re)處理。
二、鑄造鐵素(su)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)的特性(xing)
典型鑄造(zao)鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang) ZG10Cr17 具有(you)良好的(de)(de)(de)耐(nai)酸性(xing)(xing)(xing)(xing),其他類鑄造(zao)鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)是在(zai) ZG10Cr17 鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)基礎上適當加入鉬、硅、鈮(ni)等(deng)可提高鑄鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)耐(nai)蝕性(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)元素(su),加入鈦可細(xi)化晶粒,加入稀土可改善鑄造(zao)性(xing)(xing)(xing)(xing)能。鐵(tie)素(su)體(ti)鑄造(zao)不(bu)銹(xiu)鑄鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)在(zai)氧化性(xing)(xing)(xing)(xing)酸類,特別是硝酸溶液中有(you)良好的(de)(de)(de)耐(nai)蝕性(xing)(xing)(xing)(xing);隨著(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)中鋁、鋁、硅、鈮(ni)等(deng)含量(liang)的(de)(de)(de)提高,耐(nai)蝕性(xing)(xing)(xing)(xing)增(zeng)加。但是鑄造(zao)鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)力學性(xing)(xing)(xing)(xing)能較差,特別是韌性(xing)(xing)(xing)(xing)低,只適用(yong)于載(zai)荷較低、無沖(chong)擊載(zai)荷的(de)(de)(de)場合,影響了其應(ying)(ying)用(yong)。雖然在(zai)一些硝酸生產廠(chang)家(jia)仍在(zai)應(ying)(ying)用(yong),但未納入新的(de)(de)(de)國家(jia)標準。
鑄造鐵素體(ti)不銹鋼(gang)(gang)大多在消除應力退(tui)(tui)火(huo)后使(shi)用,退(tui)(tui)火(huo)后的組(zu)織為鐵素體(ti)和碳化物,一般在 750~800℃退(tui)(tui)火(huo),爐冷到550℃出爐空冷。當加(jia)(jia)熱(re)到850℃以(yi)上時,鋼(gang)(gang)有晶(jing)(jing)粒強(qiang)烈長大傾向。在450~510℃長期加(jia)(jia)熱(re)會產生475℃脆性。為了細化晶(jing)(jing)粒,可在鋼(gang)(gang)中(zhong)加(jia)(jia)入鈦、氮(dan)等元素。鋼(gang)(gang)的流動性隨碳、鉻(ge)、錳、硅含(han)量的增加(jia)(jia)而提高。焊(han)接性尚可,焊(han)補時鑄件應預熱(re)到300~400℃,焊(han)后應進行退(tui)(tui)火(huo)熱(re)處理。
三、鑄(zhu)造奧氏體不(bu)銹鋼的特性
鑄(zhu)(zhu)造奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang),由于(yu)其(qi)耐蝕性(xing)優(you)于(yu)鑄(zhu)(zhu)造馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)和(he)鑄(zhu)(zhu)造鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang),因而得到廣泛應用。GB/T 2100-2002 國(guo)家標準中(zhong)的(de)(de)(de)20種耐蝕鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)中(zhong)就有 14種,其(qi)產量(liang)(liang)及用量(liang)(liang)約占不(bu)銹(xiu)鋼(gang)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)的(de)(de)(de)80%以上(shang)。經(jing)典的(de)(de)(de)第一(yi)代(dai)(dai)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)稱18-8 鋼(gang),含(han)鉻約 18%(質(zhi)量(liang)(liang)分數(shu))左右,含(han)鎳(nie) 8%~10%(質(zhi)量(liang)(liang)分數(shu)),如(ru)ZG03Cr18Ni10、ZG03Cr18Ni10N、ZG09Cr19Ni9、ZG08Cr19Ni10N 等(deng),是最(zui)典型(xing)最(zui)基(ji)(ji)本的(de)(de)(de)代(dai)(dai)表性(xing)鋼(gang)種,其(qi)他奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)均是在188鋼(gang)的(de)(de)(de)基(ji)(ji)礎(chu)上(shang)發展起來的(de)(de)(de)。奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)也和(he)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)一(yi)樣(yang),分為鉻鎳(nie)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)和(he)無(wu)鎳(nie)、低鎳(nie)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)。
1. 鉻鎳奧氏體不(bu)銹鑄鋼的特性
鉻鎳(nie)奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)具(ju)有(you)很(hen)高的(de)(de)(de)(de)耐(nai)蝕性,與其他類(lei)不(bu)銹(xiu)(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)相比,其耐(nai)蝕性是(shi)最好的(de)(de)(de)(de)一類(lei)。該類(lei)鋼(gang)(gang)具(ju)有(you)優良(liang)的(de)(de)(de)(de)韌性和塑性,易于加工成各(ge)種形狀的(de)(de)(de)(de)零件,在熱處理加熱時不(bu)發生 a→y 相變,并具(ju)有(you)優良(liang)的(de)(de)(de)(de)焊(han)接性。這類(lei)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)主要缺點(dian)是(shi)價格較貴。但由于它具(ju)有(you)最好的(de)(de)(de)(de)耐(nai)蝕性,仍然是(shi)鑄(zhu)(zhu)造不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)中使用最廣(guang)泛的(de)(de)(de)(de)一類(lei)鋼(gang)(gang)。國(guo)家(jia)標準(zhun)中的(de)(de)(de)(de)14種奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)全部是(shi)鉻鎳(nie)奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)。
2. 鉻錳氮奧氏體不銹鋼(gang)的特性
鉻錳氮奧氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鑄(zhu)鋼(gang)(gang)是無鎳(nie)和低鎳(nie)奧氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鑄(zhu)鋼(gang)(gang),雖然(ran)在新的(de)(de)國(guo)家標準中沒(mei)有,但傳統的(de)(de)奧氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鑄(zhu)鋼(gang)(gang)有 ZG10Cr17Mn13N、ZG10Cr17Mn13Mo2N、ZG10Cr17Mn13Mo2CuN、 ZG10Cr17Mn13Mo2Cu2N 和 ZG10Cr17MnNi3Mo3Cu2N 等(deng)。
該類鋼以(yi)強烈形成奧氏體元素錳和氮取(qu)代(dai)高(gao)(gao)含量的鎳,并加入銀、銅等,以(yi)提(ti)高(gao)(gao)鋼的耐蝕(shi)性(xing)。其(qi)耐蝕(shi)性(xing)略低于鉻(ge)鎳奧氏體不銹鑄鋼,但強度比鉻(ge)鎳奧氏體不銹鑄鋼高(gao)(gao)。
鉻錳(meng)氮鑄造不銹鋼應進行1100℃水(shui)淬處(chu)理,使(shi)碳化物(wu)固溶(rong)以提高其耐蝕性。
金相組織為奧氏體(ti)和少量鐵素體(ti)(5%~20%)的(de)復相組織。鋼的(de)流動性(xing)好(hao)(hao),鑄造時氣孔(kong)敏感(gan)性(xing)較大,造型(xing)宜用干型(xing),并(bing)用鉻礦砂、鋯砂等涂(tu)料。鋼的(de)鑄造體(ti)收(shou)縮較大,如 ZG10Cr17Mn13Mo2Cu2N在1475℃澆注體(ti)積總(zong)收(shou)縮為5.7%。鑄造收(shou)縮率取2.2%~2.3%。這類鑄鋼的(de)焊(han)接性(xing)良(liang)好(hao)(hao),可(ke)在室溫(wen)下焊(han)接。
