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)的零(ling)件一般(ban)比采用(yong)鍛軋工(gong)藝生產的零(ling)件具有更高的抗冷熱疲勞裂紋的性(xing)能(neng)。由(you)于鑄造(zao)零(ling)件沒有明顯的組織方向性(xing),不存在(zai)鍛軋態鋼的各向異(yi)性(xing)問題,因此在(zai)熱處理過(guo)程中,變(bian)形比較均(jun)勻,尺寸容易控制(zhi),加工(gong)余量較小。
許多在(zai)腐(fu)蝕(shi)(shi)介質(zhi)中工作的泵(beng)殼、閥、葉(xie)輪等(deng)形狀復雜(za)的零(ling)件廣泛(fan)采用(yong)鑄(zhu)造(zao)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼。耐(nai)腐(fu)蝕(shi)(shi)不(bu)(bu)銹(xiu)鑄(zhu)鋼的化學(xue)成分(fen)和普通不(bu)(bu)銹(xiu)鋼化學(xue)成分(fen)稍異,鑄(zhu)造(zao)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼的鉻含量(質(zhi)量分(fen)數)在(zai)12%以上,在(zai)金(jin)屬表面形成鈍化膜(mo),提(ti)高鋼的耐(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)。碳(tan)含量對鋼的強度和耐(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)影響很大,鑄(zhu)造(zao)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼的碳(tan)含量一(yi)般低(di)于0.20%,有(you)的低(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(bu)銹鋼、鑄造鐵素(su)體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(yi)、鑄造馬(ma)氏體(ti)不(bu)銹鋼的特性
ZG15Cr12、ZG20Cr13、ZGCr12NiMo、ZGCr12Ni4(QT1)、ZGCr2Ni4 (QT2)和ZGCr16Ni5Mo等(deng)馬氏體不銹鑄鋼耐大氣腐(fu)蝕(shi)性較(jiao)好(hao),經熱處(chu)理(li)和拋光后最穩定。
ZG20Cr13 鋼(gang)(gang)的(de)耐蝕性和強度、硬度較 ZG15Cr12 鋼(gang)(gang)稍高。這兩種鑄(zhu)鋼(gang)(gang)及其(qi)他(ta)鑄(zhu)造馬(ma)氏體鋼(gang)(gang),用(yong)于承受(shou)沖擊載荷和要(yao)(yao)求(qiu)韌性,并在(zai)腐蝕性不強及常溫下的(de)有(you)機酸(suan)水(shui)溶(rong)液,或者(zhe)要(yao)(yao)求(qiu)防污(wu)染的(de)介質(zhi)中(zhong)工(gong)作的(de)零件。例如在(zai)維尼綸(lun)工(gong)業中(zhong),可(ke)用(yong)于聚乙烯(xi)醇、醋酸(suan)乙烯(xi)、醋酸(suan)甲酯、醋酸(suan)鈉溶(rong)液等介質(zhi);在(zai)尿(niao)素工(gong)業中(zhong),可(ke)用(yong)于含硫化(hua)氫(qing)、尿(niao)素母液等介質(zhi),也可(ke)用(yong)于制(zhi)造水(shui)輪機轉輪(葉片)和水(shui)壓機閥等。
鑄(zhu)造馬(ma)氏體(ti)不銹鋼(gang)(gang)經調(diao)質處(chu)理(1050℃水冷或油(you)淬(cui),750℃回火)后得(de)到(dao)鐵素體(ti)和索氏體(ti)組織。在調(diao)質狀態下鑄(zhu)鋼(gang)(gang)有較(jiao)好的(de)耐蝕性(xing)和綜合力學(xue)性(xing)能(neng)。某些較(jiao)大的(de)復雜鑄(zhu)件(jian)不宜調(diao)質處(chu)理時,也(ye)可進行(xing)退火處(chu)理,退火后的(de)組織為鐵素體(ti)和珠光體(ti)。2G20Cr13 鋼(gang)(gang)的(de)熔點為1480~1510℃,鑄(zhu)造時流動性(xing)較(jiao)差,應提高澆注溫(wen)度和澆注速度。焊(han)(han)接性(xing)尚可,焊(han)(han)補時應將鑄(zhu)件(jian)預熱到(dao)200~300℃,焊(han)(han)后應進行(xing)退火熱處(chu)理。
二、鑄(zhu)造鐵素體不銹鋼的特性
典型鑄(zhu)造(zao)(zao)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang) ZG10Cr17 具有良(liang)好的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)酸(suan)(suan)性(xing)(xing),其他類(lei)鑄(zhu)造(zao)(zao)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang)是在(zai) ZG10Cr17 鋼(gang)的(de)(de)(de)基礎上適當(dang)加(jia)入鉬、硅(gui)、鈮等(deng)可提高鑄(zhu)鋼(gang)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)蝕性(xing)(xing)的(de)(de)(de)元素(su)(su),加(jia)入鈦可細化晶粒,加(jia)入稀土(tu)可改(gai)善(shan)鑄(zhu)造(zao)(zao)性(xing)(xing)能(neng)。鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)鑄(zhu)造(zao)(zao)不銹(xiu)鑄(zhu)鋼(gang)在(zai)氧化性(xing)(xing)酸(suan)(suan)類(lei),特別是硝酸(suan)(suan)溶液中有良(liang)好的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)蝕性(xing)(xing);隨著(zhu)鋼(gang)中鋁、鋁、硅(gui)、鈮等(deng)含量的(de)(de)(de)提高,耐(nai)(nai)蝕性(xing)(xing)增加(jia)。但(dan)是鑄(zhu)造(zao)(zao)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)力(li)學性(xing)(xing)能(neng)較(jiao)差,特別是韌(ren)性(xing)(xing)低(di),只適用于載(zai)荷較(jiao)低(di)、無沖擊載(zai)荷的(de)(de)(de)場合(he),影響了其應(ying)用。雖然在(zai)一些硝酸(suan)(suan)生(sheng)產(chan)廠家仍在(zai)應(ying)用,但(dan)未納入新的(de)(de)(de)國家標(biao)準(zhun)。
鑄造鐵素體不銹鋼大(da)多在(zai)消除應(ying)力退火后使(shi)用,退火后的組織為鐵素體和碳化物,一般(ban)在(zai) 750~800℃退火,爐(lu)冷到550℃出爐(lu)空冷。當加(jia)熱(re)到850℃以上(shang)時,鋼有晶粒強烈(lie)長大(da)傾(qing)向。在(zai)450~510℃長期加(jia)熱(re)會產生475℃脆性。為了細化晶粒,可(ke)在(zai)鋼中加(jia)入(ru)鈦、氮等元素。鋼的流動性隨碳、鉻(ge)、錳、硅含(han)量的增加(jia)而提高(gao)。焊接(jie)性尚可(ke),焊補時鑄件應(ying)預(yu)熱(re)到300~400℃,焊后應(ying)進(jin)行(xing)退火熱(re)處理。
三、鑄造奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼的(de)特性
鑄造奧(ao)氏(shi)體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang),由于(yu)其耐(nai)蝕(shi)性優于(yu)鑄造馬氏(shi)體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)和(he)鑄造鐵素體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang),因而得到廣泛應用(yong)。GB/T 2100-2002 國家標準中(zhong)的20種(zhong)耐(nai)蝕(shi)鑄鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)就有 14種(zhong),其產量(liang)(liang)及用(yong)量(liang)(liang)約占不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)鑄鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的80%以(yi)上。經典的第(di)一代(dai)奧(ao)氏(shi)體不(bu)(bu)銹(xiu)鑄鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)稱(cheng)18-8 鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang),含鉻(ge)約 18%(質(zhi)量(liang)(liang)分(fen)數)左右,含鎳(nie)(nie)(nie) 8%~10%(質(zhi)量(liang)(liang)分(fen)數),如(ru)ZG03Cr18Ni10、ZG03Cr18Ni10N、ZG09Cr19Ni9、ZG08Cr19Ni10N 等,是(shi)(shi)最典型最基(ji)本(ben)的代(dai)表(biao)性鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong),其他奧(ao)氏(shi)體不(bu)(bu)銹(xiu)鑄鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)均是(shi)(shi)在188鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的基(ji)礎上發(fa)展起來的。奧(ao)氏(shi)體不(bu)(bu)銹(xiu)鑄鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)也和(he)奧(ao)氏(shi)體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)一樣,分(fen)為鉻(ge)鎳(nie)(nie)(nie)奧(ao)氏(shi)體不(bu)(bu)銹(xiu)鑄鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)和(he)無(wu)鎳(nie)(nie)(nie)、低鎳(nie)(nie)(nie)奧(ao)氏(shi)體不(bu)(bu)銹(xiu)鑄鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)。
1. 鉻鎳(nie)奧氏體(ti)不銹鑄鋼的特性
鉻鎳奧氏(shi)體不(bu)(bu)銹鑄(zhu)(zhu)鋼具有(you)(you)很高的(de)(de)耐蝕(shi)(shi)性,與(yu)其他類不(bu)(bu)銹鑄(zhu)(zhu)鋼相(xiang)比,其耐蝕(shi)(shi)性是(shi)最(zui)好的(de)(de)一(yi)類。該類鋼具有(you)(you)優(you)良(liang)的(de)(de)韌性和塑性,易于加(jia)工成各(ge)種形狀的(de)(de)零件(jian),在熱(re)處理加(jia)熱(re)時不(bu)(bu)發生(sheng) a→y 相(xiang)變,并(bing)具有(you)(you)優(you)良(liang)的(de)(de)焊接性。這類鋼的(de)(de)主要缺點是(shi)價格(ge)較貴(gui)。但由于它具有(you)(you)最(zui)好的(de)(de)耐蝕(shi)(shi)性,仍然(ran)是(shi)鑄(zhu)(zhu)造(zao)不(bu)(bu)銹鋼中使用最(zui)廣泛的(de)(de)一(yi)類鋼。國家(jia)標(biao)準中的(de)(de)14種奧氏(shi)體不(bu)(bu)銹鑄(zhu)(zhu)鋼全部是(shi)鉻鎳奧氏(shi)體不(bu)(bu)銹鑄(zhu)(zhu)鋼。
2. 鉻錳氮奧氏體(ti)不銹鋼的特性
鉻錳氮奧(ao)(ao)氏(shi)體不銹鑄鋼是無(wu)鎳和低鎳奧(ao)(ao)氏(shi)體不銹鑄鋼,雖然在新(xin)的國家標準中沒(mei)有,但傳統的奧(ao)(ao)氏(shi)體不銹鑄鋼有 ZG10Cr17Mn13N、ZG10Cr17Mn13Mo2N、ZG10Cr17Mn13Mo2CuN、 ZG10Cr17Mn13Mo2Cu2N 和 ZG10Cr17MnNi3Mo3Cu2N 等。
該類鋼以強烈形成奧氏體(ti)元素(su)錳(meng)和氮取(qu)代高含量(liang)的鎳,并加入銀(yin)、銅等,以提高鋼的耐(nai)蝕(shi)性(xing)。其耐(nai)蝕(shi)性(xing)略(lve)低于鉻(ge)鎳奧氏體(ti)不銹鑄鋼,但(dan)強度比鉻(ge)鎳奧氏體(ti)不銹鑄鋼高。
鉻錳氮鑄(zhu)造不(bu)銹鋼應進行1100℃水淬處理,使碳(tan)化(hua)物固溶(rong)以提高(gao)其耐蝕性。
金相(xiang)組織為(wei)奧氏體(ti)和少量(liang)鐵素體(ti)(5%~20%)的(de)復相(xiang)組織。鋼(gang)的(de)流(liu)動性(xing)好(hao),鑄(zhu)造時氣孔敏感性(xing)較大(da),造型宜用干(gan)型,并用鉻礦(kuang)砂、鋯砂等涂(tu)料。鋼(gang)的(de)鑄(zhu)造體(ti)收(shou)縮較大(da),如(ru) ZG10Cr17Mn13Mo2Cu2N在(zai)1475℃澆注(zhu)體(ti)積總收(shou)縮為(wei)5.7%。鑄(zhu)造收(shou)縮率(lv)取2.2%~2.3%。這類鑄(zhu)鋼(gang)的(de)焊接(jie)(jie)性(xing)良好(hao),可在(zai)室(shi)溫下(xia)焊接(jie)(jie)。
