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(zao)的(de)零(ling)(ling)件一般比采用鍛(duan)軋工(gong)藝生產的(de)零(ling)(ling)件具有(you)更高(gao)的(de)抗冷熱(re)疲勞裂(lie)紋的(de)性(xing)能。由(you)于鑄造(zao)零(ling)(ling)件沒有(you)明顯的(de)組織方(fang)向性(xing),不(bu)存在鍛(duan)軋態鋼的(de)各向異性(xing)問題,因此在熱(re)處理過程中,變形比較均(jun)勻,尺寸(cun)容易控制,加工(gong)余(yu)量較小(xiao)。
許多在(zai)腐蝕(shi)介質(zhi)中(zhong)工(gong)作(zuo)的(de)泵殼、閥(fa)、葉輪等形(xing)狀(zhuang)復雜的(de)零件(jian)廣(guang)泛采用鑄(zhu)(zhu)(zhu)造不銹(xiu)(xiu)鋼。耐腐蝕(shi)不銹(xiu)(xiu)鑄(zhu)(zhu)(zhu)鋼的(de)化(hua)學成(cheng)分和普通不銹(xiu)(xiu)鋼化(hua)學成(cheng)分稍異,鑄(zhu)(zhu)(zhu)造不銹(xiu)(xiu)鋼的(de)鉻含(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)(質(zhi)量(liang)(liang)(liang)(liang)分數)在(zai)12%以上,在(zai)金屬表面(mian)形(xing)成(cheng)鈍化(hua)膜,提高鋼的(de)耐蝕(shi)性。碳(tan)含(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)對(dui)鋼的(de)強(qiang)度和耐蝕(shi)性影(ying)響(xiang)很大(da),鑄(zhu)(zhu)(zhu)造不銹(xiu)(xiu)鋼的(de)碳(tan)含(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)一般低于0.20%,有(you)的(de)低至(zhi)0.03%。
鑄造不銹鋼也和一般不銹鋼一樣,分為鑄造馬(ma)氏體(ti)不銹鋼、鑄造鐵素(su)體不(bu)銹鋼和鑄造奧(ao)氏體不銹鋼，浙江至德鋼業有限公司為您分別介紹。
一(yi)、鑄(zhu)造馬(ma)氏體(ti)不銹鋼的特性
ZG15Cr12、ZG20Cr13、ZGCr12NiMo、ZGCr12Ni4(QT1)、ZGCr2Ni4 (QT2)和ZGCr16Ni5Mo等馬氏體(ti)不銹鑄鋼耐大氣腐(fu)蝕(shi)性較(jiao)好(hao),經熱處理和拋光后最穩定。
ZG20Cr13 鋼(gang)(gang)的耐蝕性和強(qiang)度、硬度較 ZG15Cr12 鋼(gang)(gang)稍高。這兩種鑄鋼(gang)(gang)及(ji)其(qi)他鑄造(zao)馬氏體鋼(gang)(gang),用(yong)于(yu)承受(shou)沖擊載荷(he)和要(yao)求(qiu)韌性,并在(zai)(zai)(zai)腐蝕性不強(qiang)及(ji)常溫(wen)下的有機酸(suan)水(shui)溶(rong)液,或者要(yao)求(qiu)防污染的介質中工(gong)作的零件。例如在(zai)(zai)(zai)維尼(ni)綸工(gong)業中,可(ke)用(yong)于(yu)聚乙烯醇、醋酸(suan)乙烯、醋酸(suan)甲酯(zhi)、醋酸(suan)鈉溶(rong)液等介質;在(zai)(zai)(zai)尿(niao)(niao)素工(gong)業中,可(ke)用(yong)于(yu)含硫化氫、尿(niao)(niao)素母液等介質,也可(ke)用(yong)于(yu)制造(zao)水(shui)輪(lun)機轉(zhuan)輪(lun)(葉(xie)片)和水(shui)壓機閥等。
鑄(zhu)造馬氏(shi)體不(bu)銹鋼經調質(zhi)處(chu)理(li)(li)(1050℃水(shui)冷或油(you)淬,750℃回火(huo))后得到鐵(tie)素體和(he)索氏(shi)體組(zu)織。在調質(zhi)狀態下鑄(zhu)鋼有較好(hao)的耐(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)和(he)綜合(he)力(li)學性(xing)(xing)能(neng)。某(mou)些較大(da)的復雜鑄(zhu)件不(bu)宜(yi)調質(zhi)處(chu)理(li)(li)時(shi),也可(ke)進行(xing)退火(huo)處(chu)理(li)(li),退火(huo)后的組(zu)織為鐵(tie)素體和(he)珠(zhu)光體。2G20Cr13 鋼的熔點為1480~1510℃,鑄(zhu)造時(shi)流動(dong)性(xing)(xing)較差,應(ying)提高澆注(zhu)溫度和(he)澆注(zhu)速度。焊接性(xing)(xing)尚可(ke),焊補時(shi)應(ying)將鑄(zhu)件預熱到200~300℃,焊后應(ying)進行(xing)退火(huo)熱處(chu)理(li)(li)。
二、鑄造鐵素體(ti)不銹鋼的特性
典型鑄(zhu)造(zao)(zao)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang) ZG10Cr17 具有良好(hao)的(de)(de)耐(nai)酸(suan)性(xing)(xing),其(qi)他類鑄(zhu)造(zao)(zao)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)是在(zai) ZG10Cr17 鋼(gang)的(de)(de)基礎上適(shi)當加入(ru)鉬、硅(gui)、鈮等(deng)可(ke)提(ti)高鑄(zhu)鋼(gang)的(de)(de)耐(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)的(de)(de)元素(su)(su)(su),加入(ru)鈦可(ke)細化晶粒,加入(ru)稀(xi)土可(ke)改善鑄(zhu)造(zao)(zao)性(xing)(xing)能。鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)鑄(zhu)造(zao)(zao)不(bu)(bu)銹鑄(zhu)鋼(gang)在(zai)氧化性(xing)(xing)酸(suan)類,特別是硝酸(suan)溶液(ye)中(zhong)(zhong)有良好(hao)的(de)(de)耐(nai)蝕(shi)性(xing)(xing);隨著(zhu)鋼(gang)中(zhong)(zhong)鋁、鋁、硅(gui)、鈮等(deng)含量(liang)的(de)(de)提(ti)高,耐(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)增加。但是鑄(zhu)造(zao)(zao)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)力(li)學性(xing)(xing)能較(jiao)差,特別是韌(ren)性(xing)(xing)低(di),只(zhi)適(shi)用(yong)(yong)于(yu)載荷(he)較(jiao)低(di)、無沖擊載荷(he)的(de)(de)場合,影(ying)響了其(qi)應用(yong)(yong)。雖然在(zai)一些硝酸(suan)生產(chan)廠家(jia)仍在(zai)應用(yong)(yong),但未納入(ru)新的(de)(de)國(guo)家(jia)標準(zhun)。
鑄(zhu)造鐵(tie)素體不銹鋼大多在消(xiao)除應(ying)力退(tui)(tui)(tui)火(huo)后使用,退(tui)(tui)(tui)火(huo)后的組(zu)織為鐵(tie)素體和碳化物,一般在 750~800℃退(tui)(tui)(tui)火(huo),爐(lu)冷到(dao)550℃出(chu)爐(lu)空冷。當加熱(re)到(dao)850℃以上(shang)時,鋼有(you)晶粒強烈長(chang)大傾向。在450~510℃長(chang)期加熱(re)會產生475℃脆性。為了細(xi)化晶粒,可在鋼中加入鈦(tai)、氮等元素。鋼的流動性隨(sui)碳、鉻、錳、硅含量的增加而提高(gao)。焊(han)接性尚可,焊(han)補時鑄(zhu)件應(ying)預熱(re)到(dao)300~400℃,焊(han)后應(ying)進行退(tui)(tui)(tui)火(huo)熱(re)處理。
三、鑄造奧氏體不銹鋼的特性
鑄造奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang),由(you)于其耐蝕性優于鑄造馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)和(he)鑄造鐵素體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang),因而(er)得到廣(guang)泛應用。GB/T 2100-2002 國(guo)家(jia)標準中的(de)(de)(de)20種(zhong)耐蝕鑄鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中就有 14種(zhong),其產量及用量約占不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)鑄鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)80%以(yi)上(shang)。經典(dian)的(de)(de)(de)第一代奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鑄鋼(gang)(gang)(gang)(gang)稱18-8 鋼(gang)(gang)(gang)(gang),含(han)(han)鉻約 18%(質量分數(shu)(shu))左右,含(han)(han)鎳 8%~10%(質量分數(shu)(shu)),如ZG03Cr18Ni10、ZG03Cr18Ni10N、ZG09Cr19Ni9、ZG08Cr19Ni10N 等,是最典(dian)型最基本(ben)的(de)(de)(de)代表性鋼(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong),其他奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鑄鋼(gang)(gang)(gang)(gang)均是在188鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)基礎上(shang)發展起來的(de)(de)(de)。奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鑄鋼(gang)(gang)(gang)(gang)也和(he)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)一樣,分為(wei)鉻鎳奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鑄鋼(gang)(gang)(gang)(gang)和(he)無鎳、低鎳奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鑄鋼(gang)(gang)(gang)(gang)。
1. 鉻(ge)鎳奧氏體不銹鑄(zhu)鋼的特性
鉻(ge)(ge)鎳奧氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鑄(zhu)鋼(gang)(gang)具(ju)有很高(gao)的(de)(de)(de)耐蝕(shi)(shi)性,與其他類(lei)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鑄(zhu)鋼(gang)(gang)相比,其耐蝕(shi)(shi)性是最好(hao)的(de)(de)(de)一類(lei)。該(gai)類(lei)鋼(gang)(gang)具(ju)有優(you)良的(de)(de)(de)韌性和塑性,易(yi)于加工(gong)成(cheng)各種形狀(zhuang)的(de)(de)(de)零件,在(zai)熱(re)處理(li)加熱(re)時不(bu)(bu)(bu)發(fa)生 a→y 相變,并具(ju)有優(you)良的(de)(de)(de)焊接性。這(zhe)類(lei)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)主要(yao)缺(que)點是價(jia)格較(jiao)貴(gui)。但由于它(ta)具(ju)有最好(hao)的(de)(de)(de)耐蝕(shi)(shi)性,仍然是鑄(zhu)造不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong)使用最廣泛的(de)(de)(de)一類(lei)鋼(gang)(gang)。國家標準中(zhong)的(de)(de)(de)14種奧氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鑄(zhu)鋼(gang)(gang)全(quan)部是鉻(ge)(ge)鎳奧氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鑄(zhu)鋼(gang)(gang)。
2. 鉻錳氮奧氏體不(bu)銹鋼的特(te)性
鉻(ge)錳氮(dan)奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鑄(zhu)鋼(gang)是無(wu)鎳和低鎳奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鑄(zhu)鋼(gang),雖(sui)然在(zai)新的國(guo)家(jia)標準中沒有(you),但(dan)傳統的奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鑄(zhu)鋼(gang)有(you) ZG10Cr17Mn13N、ZG10Cr17Mn13Mo2N、ZG10Cr17Mn13Mo2CuN、 ZG10Cr17Mn13Mo2Cu2N 和 ZG10Cr17MnNi3Mo3Cu2N 等(deng)。
該類鋼(gang)(gang)以(yi)強烈(lie)形成奧(ao)氏體(ti)元素(su)錳和氮取代高含量的鎳,并加入銀、銅(tong)等,以(yi)提高鋼(gang)(gang)的耐蝕性。其耐蝕性略低于鉻鎳奧(ao)氏體(ti)不銹鑄(zhu)鋼(gang)(gang),但強度比鉻鎳奧(ao)氏體(ti)不銹鑄(zhu)鋼(gang)(gang)高。
鉻錳氮鑄造不(bu)銹鋼應進行1100℃水淬處理,使碳化物固溶以提高其耐蝕性(xing)。
金相組(zu)織(zhi)(zhi)為(wei)奧(ao)氏體(ti)(ti)和少(shao)量鐵素體(ti)(ti)(5%~20%)的(de)復相組(zu)織(zhi)(zhi)。鋼(gang)的(de)流動性好,鑄(zhu)(zhu)造時氣孔敏(min)感性較大,造型宜用干型,并(bing)用鉻礦砂、鋯(gao)砂等涂料(liao)。鋼(gang)的(de)鑄(zhu)(zhu)造體(ti)(ti)收縮(suo)較大,如(ru) ZG10Cr17Mn13Mo2Cu2N在1475℃澆(jiao)注體(ti)(ti)積總收縮(suo)為(wei)5.7%。鑄(zhu)(zhu)造收縮(suo)率取2.2%~2.3%。這(zhe)類(lei)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)的(de)焊接性良(liang)好,可在室溫下焊接。
