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(ling)件一般比采(cai)用(yong)鍛(duan)軋工藝生產的(de)零(ling)件具有(you)(you)更高的(de)抗冷熱疲勞(lao)裂紋的(de)性能(neng)。由于(yu)鑄造零(ling)件沒有(you)(you)明顯的(de)組織(zhi)方向(xiang)性,不存在鍛(duan)軋態鋼(gang)的(de)各向(xiang)異(yi)性問(wen)題,因此在熱處理過程(cheng)中,變形(xing)比較(jiao)均(jun)勻,尺(chi)寸(cun)容易控制,加工余量較(jiao)小。
許多(duo)在(zai)腐蝕(shi)介質中工作的(de)泵殼、閥、葉輪等(deng)形狀復雜的(de)零件廣泛(fan)采用鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)。耐腐蝕(shi)不(bu)(bu)銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)化(hua)學成(cheng)分(fen)和(he)普通不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)化(hua)學成(cheng)分(fen)稍異(yi),鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)鉻(ge)含量(liang)(質量(liang)分(fen)數)在(zai)12%以(yi)上(shang),在(zai)金屬表(biao)面形成(cheng)鈍化(hua)膜,提高(gao)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)耐蝕(shi)性。碳含量(liang)對鋼(gang)(gang)(gang)的(de)強度和(he)耐蝕(shi)性影響很大(da),鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)碳含量(liang)一般(ban)低(di)于(yu)0.20%,有(you)的(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(su)體不銹(xiu)鋼和鑄造奧氏體不銹(xiu)鋼，浙江至德鋼業有限公司為您分別介紹。
一、鑄造(zao)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(xiu)鑄鋼(gang)耐大氣腐蝕性較好(hao),經熱處理和(he)拋(pao)光后最穩定。
ZG20Cr13 鋼(gang)的(de)耐蝕性(xing)(xing)和強度、硬度較(jiao) ZG15Cr12 鋼(gang)稍(shao)高。這兩種鑄(zhu)鋼(gang)及其(qi)他鑄(zhu)造(zao)馬氏體鋼(gang),用(yong)于承受(shou)沖(chong)擊載荷和要求(qiu)韌性(xing)(xing),并在(zai)腐蝕性(xing)(xing)不強及常溫下的(de)有機酸水溶液,或者(zhe)要求(qiu)防污染的(de)介(jie)(jie)質中(zhong)工(gong)作的(de)零(ling)件。例(li)如在(zai)維尼(ni)綸(lun)工(gong)業中(zhong),可(ke)用(yong)于聚乙烯醇(chun)、醋酸乙烯、醋酸甲酯、醋酸鈉溶液等(deng)(deng)介(jie)(jie)質;在(zai)尿(niao)素工(gong)業中(zhong),可(ke)用(yong)于含硫化氫(qing)、尿(niao)素母液等(deng)(deng)介(jie)(jie)質,也可(ke)用(yong)于制造(zao)水輪機轉輪(葉片)和水壓機閥(fa)等(deng)(deng)。
鑄(zhu)造(zao)馬氏體(ti)(ti)不銹鋼經調(diao)質處(chu)(chu)理(1050℃水冷或(huo)油淬,750℃回火(huo))后(hou)得到(dao)鐵素體(ti)(ti)和(he)索氏體(ti)(ti)組織。在調(diao)質狀態下(xia)鑄(zhu)鋼有較(jiao)好的(de)耐蝕性和(he)綜(zong)合(he)力學(xue)性能(neng)。某些較(jiao)大的(de)復雜鑄(zhu)件不宜調(diao)質處(chu)(chu)理時(shi),也可進行(xing)退火(huo)處(chu)(chu)理,退火(huo)后(hou)的(de)組織為鐵素體(ti)(ti)和(he)珠光體(ti)(ti)。2G20Cr13 鋼的(de)熔點為1480~1510℃,鑄(zhu)造(zao)時(shi)流動性較(jiao)差,應提高澆(jiao)注溫度和(he)澆(jiao)注速度。焊接性尚可,焊補時(shi)應將鑄(zhu)件預(yu)熱到(dao)200~300℃,焊后(hou)應進行(xing)退火(huo)熱處(chu)(chu)理。
二、鑄造鐵素體不(bu)銹鋼的特性
典型鑄(zhu)造鐵(tie)(tie)素體不(bu)銹(xiu)鋼(gang) ZG10Cr17 具有(you)良(liang)好的(de)耐(nai)酸(suan)性,其他(ta)類鑄(zhu)造鐵(tie)(tie)素體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)是在(zai) ZG10Cr17 鋼(gang)的(de)基礎上適當加入鉬(mu)、硅(gui)、鈮等可(ke)提高(gao)鑄(zhu)鋼(gang)的(de)耐(nai)蝕(shi)性的(de)元素,加入鈦可(ke)細化(hua)晶粒,加入稀(xi)土(tu)可(ke)改善鑄(zhu)造性能(neng)。鐵(tie)(tie)素體鑄(zhu)造不(bu)銹(xiu)鑄(zhu)鋼(gang)在(zai)氧化(hua)性酸(suan)類,特別是硝酸(suan)溶液中(zhong)有(you)良(liang)好的(de)耐(nai)蝕(shi)性;隨(sui)著鋼(gang)中(zhong)鋁、鋁、硅(gui)、鈮等含(han)量的(de)提高(gao),耐(nai)蝕(shi)性增加。但(dan)(dan)是鑄(zhu)造鐵(tie)(tie)素體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)力學性能(neng)較(jiao)差,特別是韌性低,只適用于載荷(he)較(jiao)低、無沖(chong)擊(ji)載荷(he)的(de)場合(he),影響了其應用。雖然在(zai)一些硝酸(suan)生產(chan)廠家仍在(zai)應用,但(dan)(dan)未納入新的(de)國家標準。
鑄造(zao)鐵素(su)(su)體(ti)不銹鋼(gang)(gang)大多在消除應(ying)力退(tui)火后(hou)使用(yong),退(tui)火后(hou)的組織為(wei)(wei)鐵素(su)(su)體(ti)和碳(tan)化(hua)物(wu),一般在 750~800℃退(tui)火,爐(lu)冷(leng)到(dao)550℃出爐(lu)空冷(leng)。當加(jia)熱到(dao)850℃以上時,鋼(gang)(gang)有(you)晶(jing)粒強烈長大傾向。在450~510℃長期加(jia)熱會產生(sheng)475℃脆性。為(wei)(wei)了細化(hua)晶(jing)粒,可在鋼(gang)(gang)中(zhong)加(jia)入鈦、氮等元(yuan)素(su)(su)。鋼(gang)(gang)的流動性隨碳(tan)、鉻、錳、硅含量(liang)的增加(jia)而提(ti)高。焊(han)接性尚可,焊(han)補時鑄件(jian)應(ying)預熱到(dao)300~400℃,焊(han)后(hou)應(ying)進行退(tui)火熱處理。
三、鑄(zhu)造奧氏體不銹鋼的特性
鑄造奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹鋼(gang),由于其(qi)耐蝕性(xing)(xing)優于鑄造馬氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)和(he)(he)鑄造鐵素體(ti)不(bu)銹鋼(gang),因而得(de)到廣泛應(ying)用。GB/T 2100-2002 國家標準中(zhong)的20種耐蝕鑄鋼(gang)中(zhong)就有 14種,其(qi)產量(liang)及用量(liang)約占不(bu)銹鋼(gang)鑄鋼(gang)的80%以上(shang)。經典的第一代奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹鑄鋼(gang)稱18-8 鋼(gang),含鉻(ge)約 18%(質量(liang)分(fen)數)左(zuo)右(you),含鎳(nie) 8%~10%(質量(liang)分(fen)數),如ZG03Cr18Ni10、ZG03Cr18Ni10N、ZG09Cr19Ni9、ZG08Cr19Ni10N 等,是最典型最基(ji)本的代表(biao)性(xing)(xing)鋼(gang)種,其(qi)他奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹鑄鋼(gang)均是在188鋼(gang)的基(ji)礎(chu)上(shang)發展起來(lai)的。奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹鑄鋼(gang)也和(he)(he)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)一樣,分(fen)為鉻(ge)鎳(nie)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹鑄鋼(gang)和(he)(he)無鎳(nie)、低鎳(nie)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹鑄鋼(gang)。
1. 鉻鎳奧氏(shi)體不銹(xiu)鑄鋼的特性
鉻鎳奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)具有(you)(you)很高(gao)的(de)(de)(de)耐蝕(shi)性,與其他(ta)類不(bu)銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)相比,其耐蝕(shi)性是(shi)最好的(de)(de)(de)一類。該類鋼(gang)(gang)具有(you)(you)優(you)良的(de)(de)(de)韌性和塑性,易(yi)于(yu)(yu)加(jia)工成各(ge)種(zhong)形狀(zhuang)的(de)(de)(de)零件,在熱處理加(jia)熱時不(bu)發生 a→y 相變,并具有(you)(you)優(you)良的(de)(de)(de)焊接性。這(zhe)類鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)主要缺點是(shi)價(jia)格較(jiao)貴(gui)。但由于(yu)(yu)它具有(you)(you)最好的(de)(de)(de)耐蝕(shi)性,仍然是(shi)鑄(zhu)(zhu)造不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong)使用最廣泛的(de)(de)(de)一類鋼(gang)(gang)。國(guo)家標準中(zhong)的(de)(de)(de)14種(zhong)奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)全部是(shi)鉻鎳奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)。
2. 鉻錳(meng)氮奧(ao)氏體不銹鋼的特性(xing)
鉻錳氮(dan)奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹鑄鋼是無鎳和低鎳奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹鑄鋼,雖然在新的國家標準(zhun)中沒有(you),但(dan)傳統的奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹鑄鋼有(you) ZG10Cr17Mn13N、ZG10Cr17Mn13Mo2N、ZG10Cr17Mn13Mo2CuN、 ZG10Cr17Mn13Mo2Cu2N 和 ZG10Cr17MnNi3Mo3Cu2N 等。
該類鋼以(yi)(yi)強烈形成奧(ao)(ao)氏體元素錳和氮取代高(gao)含量的鎳,并加入(ru)銀、銅等(deng),以(yi)(yi)提(ti)高(gao)鋼的耐(nai)蝕(shi)性。其耐(nai)蝕(shi)性略(lve)低于鉻鎳奧(ao)(ao)氏體不銹(xiu)鑄鋼,但(dan)強度比(bi)鉻鎳奧(ao)(ao)氏體不銹(xiu)鑄鋼高(gao)。
鉻錳氮(dan)鑄造不銹鋼(gang)應進行1100℃水淬(cui)處理(li),使碳化物固溶以提高(gao)其耐蝕性(xing)。
金相組織為奧氏體(ti)和少(shao)量鐵素體(ti)(5%~20%)的復相組織。鋼(gang)的流動性好(hao),鑄造時氣孔(kong)敏(min)感(gan)性較大(da),造型宜用干型,并用鉻礦砂、鋯(gao)砂等涂料。鋼(gang)的鑄造體(ti)收(shou)縮較大(da),如 ZG10Cr17Mn13Mo2Cu2N在(zai)1475℃澆注體(ti)積(ji)總(zong)收(shou)縮為5.7%。鑄造收(shou)縮率取2.2%~2.3%。這類鑄鋼(gang)的焊接(jie)性良好(hao),可在(zai)室溫下焊接(jie)。
