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。
鑄造的(de)(de)零件一般(ban)比采用鍛(duan)軋工(gong)藝生產的(de)(de)零件具有更(geng)高的(de)(de)抗(kang)冷熱(re)疲勞裂紋的(de)(de)性(xing)能。由于鑄造零件沒有明(ming)顯的(de)(de)組織方(fang)向性(xing),不存在(zai)鍛(duan)軋態鋼(gang)的(de)(de)各(ge)向異性(xing)問題,因此在(zai)熱(re)處理(li)過程中,變形比較(jiao)均勻(yun),尺寸容易控制,加工(gong)余量較(jiao)小。
許多在腐蝕介質(zhi)中工作(zuo)的(de)泵(beng)殼、閥、葉輪等形狀復雜的(de)零件廣泛采用鑄(zhu)造(zao)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)。耐腐蝕不銹(xiu)(xiu)鑄(zhu)鋼(gang)(gang)的(de)化學成分(fen)和普通(tong)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)化學成分(fen)稍(shao)異,鑄(zhu)造(zao)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)鉻(ge)含(han)量(質(zhi)量分(fen)數)在12%以上,在金屬表(biao)面(mian)形成鈍化膜(mo),提高鋼(gang)(gang)的(de)耐蝕性。碳含(han)量對(dui)鋼(gang)(gang)的(de)強(qiang)度和耐蝕性影響很大(da),鑄(zhu)造(zao)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)碳含(han)量一般低于0.20%,有的(de)低至0.03%。
鑄造不銹鋼也和一般不銹鋼一樣,分為鑄造馬氏體不(bu)銹鋼、鑄造鐵(tie)素體不銹鋼和鑄造奧(ao)氏體不銹鋼(gang)，浙江至德鋼業有限公司為您分別介紹。
一、鑄造馬氏(shi)體不銹鋼的(de)特性
ZG15Cr12、ZG20Cr13、ZGCr12NiMo、ZGCr12Ni4(QT1)、ZGCr2Ni4 (QT2)和(he)ZGCr16Ni5Mo等馬(ma)氏體(ti)不銹(xiu)鑄鋼耐大氣腐蝕性較好,經熱處(chu)理和(he)拋光后(hou)最穩定。
ZG20Cr13 鋼的(de)耐蝕(shi)(shi)性和(he)強度、硬度較 ZG15Cr12 鋼稍高。這兩種鑄鋼及其他鑄造馬氏(shi)體鋼,用(yong)于(yu)(yu)承受沖擊載(zai)荷(he)和(he)要求韌性,并在(zai)(zai)腐蝕(shi)(shi)性不強及常溫下的(de)有機(ji)酸水溶液(ye),或者(zhe)要求防污染(ran)的(de)介質中(zhong)工(gong)作的(de)零件。例如在(zai)(zai)維尼綸工(gong)業中(zhong),可用(yong)于(yu)(yu)聚(ju)乙烯醇、醋(cu)(cu)(cu)酸乙烯、醋(cu)(cu)(cu)酸甲酯、醋(cu)(cu)(cu)酸鈉溶液(ye)等介質;在(zai)(zai)尿素(su)工(gong)業中(zhong),可用(yong)于(yu)(yu)含硫化氫、尿素(su)母液(ye)等介質,也可用(yong)于(yu)(yu)制造水輪機(ji)轉輪(葉(xie)片(pian))和(he)水壓(ya)機(ji)閥等。
鑄(zhu)造馬氏體(ti)不銹鋼(gang)(gang)經調(diao)質處(chu)理(li)(1050℃水冷或油淬(cui),750℃回火(huo))后(hou)得到鐵素體(ti)和(he)索氏體(ti)組織。在(zai)調(diao)質狀態下(xia)鑄(zhu)鋼(gang)(gang)有(you)較好(hao)的耐蝕性(xing)和(he)綜合力學(xue)性(xing)能。某些較大的復(fu)雜鑄(zhu)件不宜調(diao)質處(chu)理(li)時(shi)(shi),也可進(jin)行退火(huo)處(chu)理(li),退火(huo)后(hou)的組織為(wei)鐵素體(ti)和(he)珠光體(ti)。2G20Cr13 鋼(gang)(gang)的熔點為(wei)1480~1510℃,鑄(zhu)造時(shi)(shi)流動性(xing)較差,應(ying)提高(gao)澆注(zhu)溫(wen)度和(he)澆注(zhu)速(su)度。焊(han)接性(xing)尚(shang)可,焊(han)補時(shi)(shi)應(ying)將(jiang)鑄(zhu)件預熱到200~300℃,焊(han)后(hou)應(ying)進(jin)行退火(huo)熱處(chu)理(li)。
二、鑄造鐵素體不銹鋼(gang)的特性
典型鑄(zhu)造(zao)鐵(tie)素(su)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang) ZG10Cr17 具有(you)良(liang)好的(de)耐(nai)酸(suan)性(xing)(xing)(xing),其他類(lei)鑄(zhu)造(zao)鐵(tie)素(su)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)是在 ZG10Cr17 鋼(gang)的(de)基(ji)礎上適當(dang)加(jia)入鉬、硅(gui)、鈮(ni)等可提高鑄(zhu)鋼(gang)的(de)耐(nai)蝕性(xing)(xing)(xing)的(de)元素(su),加(jia)入鈦可細(xi)化(hua)晶粒(li),加(jia)入稀土可改善(shan)鑄(zhu)造(zao)性(xing)(xing)(xing)能。鐵(tie)素(su)體(ti)鑄(zhu)造(zao)不銹(xiu)鑄(zhu)鋼(gang)在氧化(hua)性(xing)(xing)(xing)酸(suan)類(lei),特(te)別是硝(xiao)酸(suan)溶液中有(you)良(liang)好的(de)耐(nai)蝕性(xing)(xing)(xing);隨著鋼(gang)中鋁(lv)、鋁(lv)、硅(gui)、鈮(ni)等含量的(de)提高,耐(nai)蝕性(xing)(xing)(xing)增加(jia)。但(dan)是鑄(zhu)造(zao)鐵(tie)素(su)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)的(de)力學(xue)性(xing)(xing)(xing)能較(jiao)差,特(te)別是韌性(xing)(xing)(xing)低,只適用于載(zai)荷較(jiao)低、無沖擊載(zai)荷的(de)場合(he),影響了其應(ying)用。雖然在一些(xie)硝(xiao)酸(suan)生產廠家仍在應(ying)用,但(dan)未納(na)入新(xin)的(de)國家標準。
鑄造鐵素(su)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)大多在消除應(ying)力退(tui)火(huo)后使(shi)用(yong),退(tui)火(huo)后的組(zu)織(zhi)為鐵素(su)體(ti)和碳化(hua)(hua)物,一般(ban)在 750~800℃退(tui)火(huo),爐冷到(dao)(dao)550℃出(chu)爐空冷。當加(jia)熱到(dao)(dao)850℃以上時,鋼(gang)有晶粒(li)強烈長大傾向(xiang)。在450~510℃長期(qi)加(jia)熱會產生(sheng)475℃脆性(xing)。為了細化(hua)(hua)晶粒(li),可在鋼(gang)中加(jia)入鈦、氮(dan)等元素(su)。鋼(gang)的流(liu)動性(xing)隨(sui)碳、鉻、錳、硅含(han)量的增加(jia)而提高。焊接性(xing)尚可,焊補(bu)時鑄件(jian)應(ying)預熱到(dao)(dao)300~400℃,焊后應(ying)進(jin)行退(tui)火(huo)熱處理(li)。
三、鑄造(zao)奧氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang)的特(te)性
鑄(zhu)(zhu)造(zao)奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang),由于其(qi)耐蝕性(xing)優(you)于鑄(zhu)(zhu)造(zao)馬(ma)氏體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)和鑄(zhu)(zhu)造(zao)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang),因(yin)而得(de)到廣泛應用(yong)。GB/T 2100-2002 國家(jia)標準(zhun)中(zhong)的20種(zhong)耐蝕鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)中(zhong)就有 14種(zhong),其(qi)產量(liang)(liang)及用(yong)量(liang)(liang)約占不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)的80%以上。經典的第一(yi)代奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)稱18-8 鋼(gang),含鉻約 18%(質(zhi)量(liang)(liang)分數(shu))左(zuo)右,含鎳(nie) 8%~10%(質(zhi)量(liang)(liang)分數(shu)),如(ru)ZG03Cr18Ni10、ZG03Cr18Ni10N、ZG09Cr19Ni9、ZG08Cr19Ni10N 等,是最典型最基本的代表性(xing)鋼(gang)種(zhong),其(qi)他奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)均(jun)是在188鋼(gang)的基礎上發(fa)展起來的。奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)也和奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)一(yi)樣,分為鉻鎳(nie)奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)和無鎳(nie)、低鎳(nie)奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)。
1. 鉻(ge)鎳奧氏體不(bu)銹鑄(zhu)鋼(gang)的特性
鉻鎳(nie)奧(ao)氏體(ti)不銹鑄鋼(gang)(gang)具有(you)(you)很高的(de)耐蝕性(xing)(xing),與其他類不銹鑄鋼(gang)(gang)相(xiang)比,其耐蝕性(xing)(xing)是最好(hao)的(de)一(yi)類。該類鋼(gang)(gang)具有(you)(you)優(you)良的(de)韌性(xing)(xing)和塑性(xing)(xing),易(yi)于加(jia)(jia)工成各種形狀的(de)零(ling)件,在熱處(chu)理加(jia)(jia)熱時(shi)不發生 a→y 相(xiang)變,并(bing)具有(you)(you)優(you)良的(de)焊接性(xing)(xing)。這類鋼(gang)(gang)的(de)主要(yao)缺點是價格(ge)較貴。但由于它具有(you)(you)最好(hao)的(de)耐蝕性(xing)(xing),仍然是鑄造不銹鋼(gang)(gang)中使用最廣泛(fan)的(de)一(yi)類鋼(gang)(gang)。國家標準中的(de)14種奧(ao)氏體(ti)不銹鑄鋼(gang)(gang)全部(bu)是鉻鎳(nie)奧(ao)氏體(ti)不銹鑄鋼(gang)(gang)。
2. 鉻錳氮奧氏(shi)體不銹鋼的特性(xing)
鉻錳氮(dan)奧氏體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼是無鎳和低(di)鎳奧氏體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼,雖(sui)然在新的(de)國家標準中沒有(you),但傳統的(de)奧氏體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼有(you) ZG10Cr17Mn13N、ZG10Cr17Mn13Mo2N、ZG10Cr17Mn13Mo2CuN、 ZG10Cr17Mn13Mo2Cu2N 和 ZG10Cr17MnNi3Mo3Cu2N 等。
該類鋼(gang)以(yi)強(qiang)烈(lie)形成奧(ao)氏(shi)體元素錳和氮取代高(gao)(gao)含(han)量的鎳,并加(jia)入銀(yin)、銅(tong)等,以(yi)提高(gao)(gao)鋼(gang)的耐蝕(shi)性。其耐蝕(shi)性略低于鉻(ge)鎳奧(ao)氏(shi)體不銹(xiu)鑄鋼(gang),但強(qiang)度(du)比(bi)鉻(ge)鎳奧(ao)氏(shi)體不銹(xiu)鑄鋼(gang)高(gao)(gao)。
鉻(ge)錳氮鑄造(zao)不(bu)銹(xiu)鋼應進(jin)行(xing)1100℃水淬處理,使碳化物(wu)固溶以提高其耐蝕性(xing)。
金相(xiang)組(zu)織為(wei)奧氏體(ti)和少量(liang)鐵素體(ti)(5%~20%)的(de)(de)復(fu)相(xiang)組(zu)織。鋼(gang)的(de)(de)流(liu)動性好,鑄(zhu)造時氣孔(kong)敏(min)感(gan)性較(jiao)大,造型宜用干型,并(bing)用鉻礦砂、鋯砂等涂料。鋼(gang)的(de)(de)鑄(zhu)造體(ti)收縮較(jiao)大,如 ZG10Cr17Mn13Mo2Cu2N在(zai)1475℃澆注體(ti)積總(zong)收縮為(wei)5.7%。鑄(zhu)造收縮率(lv)取2.2%~2.3%。這(zhe)類鑄(zhu)鋼(gang)的(de)(de)焊接(jie)(jie)性良好,可(ke)在(zai)室溫下焊接(jie)(jie)。
