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)(de)零件(jian)一般比(bi)(bi)采用鍛軋工藝生產的(de)(de)零件(jian)具有更高的(de)(de)抗冷熱疲勞裂(lie)紋的(de)(de)性(xing)能。由于鑄造零件(jian)沒(mei)有明顯的(de)(de)組織(zhi)方向(xiang)性(xing),不存在鍛軋態(tai)鋼的(de)(de)各向(xiang)異(yi)性(xing)問題,因此在熱處理過程中,變形比(bi)(bi)較均勻,尺(chi)寸容易控制,加工余量較小。
許多在(zai)腐蝕(shi)介質中工作的(de)(de)(de)(de)(de)泵殼、閥、葉輪等形(xing)狀復雜的(de)(de)(de)(de)(de)零件廣泛采(cai)用鑄造(zao)不(bu)銹鋼(gang)。耐腐蝕(shi)不(bu)銹鑄鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)化學(xue)成(cheng)分(fen)(fen)和(he)普通不(bu)銹鋼(gang)化學(xue)成(cheng)分(fen)(fen)稍異,鑄造(zao)不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)鉻含(han)量(liang)(質量(liang)分(fen)(fen)數)在(zai)12%以上,在(zai)金屬表(biao)面形(xing)成(cheng)鈍化膜,提高鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)耐蝕(shi)性(xing)。碳(tan)含(han)量(liang)對(dui)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)強度和(he)耐蝕(shi)性(xing)影響(xiang)很大,鑄造(zao)不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)碳(tan)含(han)量(liang)一(yi)般低于(yu)0.20%,有(you)的(de)(de)(de)(de)(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、鑄造馬氏體(ti)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(fu)蝕性較好(hao),經熱處理和(he)拋光后最穩定(ding)。
ZG20Cr13 鋼(gang)的耐蝕(shi)性和強度(du)、硬度(du)較 ZG15Cr12 鋼(gang)稍(shao)高。這(zhe)兩(liang)種鑄鋼(gang)及其他鑄造馬氏(shi)體鋼(gang),用(yong)(yong)于(yu)承受(shou)沖(chong)擊載荷和要求韌性,并在(zai)腐蝕(shi)性不強及常(chang)溫下的有(you)機酸水(shui)(shui)溶液,或(huo)者要求防污染的介質中(zhong)工作的零(ling)件。例如在(zai)維尼綸工業中(zhong),可(ke)(ke)用(yong)(yong)于(yu)聚乙(yi)烯醇、醋酸乙(yi)烯、醋酸甲酯、醋酸鈉溶液等介質;在(zai)尿素工業中(zhong),可(ke)(ke)用(yong)(yong)于(yu)含硫化氫、尿素母液等介質,也可(ke)(ke)用(yong)(yong)于(yu)制(zhi)造水(shui)(shui)輪(lun)機轉輪(lun)(葉片)和水(shui)(shui)壓機閥等。
鑄(zhu)(zhu)造馬氏體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼經調(diao)質(zhi)處理(1050℃水(shui)冷(leng)或油淬,750℃回火(huo))后(hou)(hou)得(de)到鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)和索氏體(ti)(ti)組(zu)織(zhi)。在調(diao)質(zhi)狀態下鑄(zhu)(zhu)鋼有較好的耐蝕性(xing)和綜合力學性(xing)能。某些較大的復(fu)雜鑄(zhu)(zhu)件(jian)不(bu)(bu)宜調(diao)質(zhi)處理時,也可(ke)進行(xing)(xing)退火(huo)處理,退火(huo)后(hou)(hou)的組(zu)織(zhi)為鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)和珠(zhu)光體(ti)(ti)。2G20Cr13 鋼的熔點為1480~1510℃,鑄(zhu)(zhu)造時流動(dong)性(xing)較差,應提高澆(jiao)注(zhu)溫度和澆(jiao)注(zhu)速(su)度。焊接性(xing)尚可(ke),焊補時應將鑄(zhu)(zhu)件(jian)預(yu)熱到200~300℃,焊后(hou)(hou)應進行(xing)(xing)退火(huo)熱處理。
二、鑄造鐵素體(ti)不銹鋼(gang)的特性
典型鑄(zhu)(zhu)造鐵素體不(bu)銹鋼 ZG10Cr17 具有(you)(you)良好的(de)(de)(de)耐(nai)酸(suan)(suan)(suan)性,其他類(lei)鑄(zhu)(zhu)造鐵素體不(bu)銹鋼是(shi)在(zai) ZG10Cr17 鋼的(de)(de)(de)基礎上適當加(jia)(jia)入鉬、硅、鈮(ni)(ni)等可(ke)提(ti)高鑄(zhu)(zhu)鋼的(de)(de)(de)耐(nai)蝕(shi)性的(de)(de)(de)元素,加(jia)(jia)入鈦可(ke)細(xi)化晶粒,加(jia)(jia)入稀土(tu)可(ke)改善鑄(zhu)(zhu)造性能。鐵素體鑄(zhu)(zhu)造不(bu)銹鑄(zhu)(zhu)鋼在(zai)氧(yang)化性酸(suan)(suan)(suan)類(lei),特別是(shi)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)溶液中有(you)(you)良好的(de)(de)(de)耐(nai)蝕(shi)性;隨著鋼中鋁(lv)、鋁(lv)、硅、鈮(ni)(ni)等含量的(de)(de)(de)提(ti)高,耐(nai)蝕(shi)性增加(jia)(jia)。但是(shi)鑄(zhu)(zhu)造鐵素體不(bu)銹鋼的(de)(de)(de)力學性能較差,特別是(shi)韌性低,只(zhi)適用于載荷(he)較低、無沖擊(ji)載荷(he)的(de)(de)(de)場合,影(ying)響(xiang)了其應(ying)用。雖然(ran)在(zai)一些(xie)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)生產(chan)廠家(jia)仍(reng)在(zai)應(ying)用,但未納入新的(de)(de)(de)國家(jia)標(biao)準。
鑄造(zao)鐵素體不銹鋼(gang)大多在(zai)消(xiao)除應(ying)(ying)(ying)力退火(huo)(huo)后使用(yong),退火(huo)(huo)后的組(zu)織為鐵素體和碳化物(wu),一般在(zai) 750~800℃退火(huo)(huo),爐冷到(dao)550℃出爐空冷。當加熱(re)(re)到(dao)850℃以(yi)上(shang)時,鋼(gang)有晶(jing)(jing)粒強烈長大傾向。在(zai)450~510℃長期(qi)加熱(re)(re)會產生475℃脆性。為了細化晶(jing)(jing)粒,可在(zai)鋼(gang)中(zhong)加入鈦、氮等元素。鋼(gang)的流動性隨碳、鉻、錳、硅含量的增加而(er)提高。焊(han)(han)接性尚可,焊(han)(han)補時鑄件應(ying)(ying)(ying)預(yu)熱(re)(re)到(dao)300~400℃,焊(han)(han)后應(ying)(ying)(ying)進(jin)行(xing)退火(huo)(huo)熱(re)(re)處理。
三、鑄造奧氏體不(bu)銹鋼的特性
鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang),由(you)于(yu)其耐(nai)蝕性優于(yu)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)和(he)(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang),因(yin)而得到廣泛應用。GB/T 2100-2002 國家(jia)標準中的(de)(de)20種(zhong)耐(nai)蝕鑄(zhu)(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)中就(jiu)有 14種(zhong),其產(chan)量(liang)(liang)及用量(liang)(liang)約占不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)鑄(zhu)(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)80%以上。經典的(de)(de)第一(yi)代奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鑄(zhu)(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)稱18-8 鋼(gang)(gang),含鉻約 18%(質量(liang)(liang)分數(shu))左右,含鎳(nie) 8%~10%(質量(liang)(liang)分數(shu)),如ZG03Cr18Ni10、ZG03Cr18Ni10N、ZG09Cr19Ni9、ZG08Cr19Ni10N 等,是(shi)最典型最基本的(de)(de)代表性鋼(gang)(gang)種(zhong),其他奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鑄(zhu)(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)均是(shi)在188鋼(gang)(gang)的(de)(de)基礎上發(fa)展起來的(de)(de)。奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鑄(zhu)(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)也和(he)(he)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)一(yi)樣,分為鉻鎳(nie)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鑄(zhu)(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)和(he)(he)無鎳(nie)、低鎳(nie)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鑄(zhu)(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)。
1. 鉻(ge)鎳奧氏體不(bu)銹(xiu)鑄鋼(gang)的特性
鉻鎳(nie)奧氏體不(bu)銹鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)具(ju)有(you)很(hen)高的耐(nai)蝕(shi)(shi)性,與其他(ta)類(lei)(lei)不(bu)銹鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)相比,其耐(nai)蝕(shi)(shi)性是(shi)(shi)最好的一類(lei)(lei)。該類(lei)(lei)鋼(gang)(gang)具(ju)有(you)優(you)良的韌性和(he)塑性,易于(yu)加工(gong)成各種(zhong)形狀(zhuang)的零件,在熱處(chu)理加熱時不(bu)發生(sheng) a→y 相變,并具(ju)有(you)優(you)良的焊(han)接性。這類(lei)(lei)鋼(gang)(gang)的主要缺(que)點是(shi)(shi)價格(ge)較貴。但由于(yu)它具(ju)有(you)最好的耐(nai)蝕(shi)(shi)性,仍然(ran)是(shi)(shi)鑄(zhu)(zhu)造不(bu)銹鋼(gang)(gang)中使用最廣泛(fan)的一類(lei)(lei)鋼(gang)(gang)。國家標準中的14種(zhong)奧氏體不(bu)銹鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)全部(bu)是(shi)(shi)鉻鎳(nie)奧氏體不(bu)銹鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)。
2. 鉻錳氮奧氏體不銹鋼(gang)的特性
鉻錳(meng)氮奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鑄鋼(gang)是無鎳(nie)和低鎳(nie)奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鑄鋼(gang),雖然在新的(de)國家標準中沒有,但(dan)傳統的(de)奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鑄鋼(gang)有 ZG10Cr17Mn13N、ZG10Cr17Mn13Mo2N、ZG10Cr17Mn13Mo2CuN、 ZG10Cr17Mn13Mo2Cu2N 和 ZG10Cr17MnNi3Mo3Cu2N 等。
該類鋼以(yi)(yi)強烈(lie)形成(cheng)奧(ao)氏(shi)體元素錳和(he)氮(dan)取代高(gao)含量的鎳(nie),并加入銀(yin)、銅(tong)等,以(yi)(yi)提高(gao)鋼的耐蝕(shi)性。其耐蝕(shi)性略低于鉻鎳(nie)奧(ao)氏(shi)體不銹鑄鋼,但強度比鉻鎳(nie)奧(ao)氏(shi)體不銹鑄鋼高(gao)。
鉻錳(meng)氮鑄造(zao)不銹鋼應進行1100℃水淬(cui)處理,使碳化物固溶以(yi)提高(gao)其耐蝕性(xing)。
金(jin)相(xiang)組織(zhi)為(wei)奧氏(shi)體(ti)(ti)和少量鐵素體(ti)(ti)(5%~20%)的(de)復相(xiang)組織(zhi)。鋼(gang)的(de)流動(dong)性(xing)好(hao),鑄(zhu)造時氣(qi)孔敏感性(xing)較大,造型宜用干型,并用鉻礦(kuang)砂、鋯砂等(deng)涂料(liao)。鋼(gang)的(de)鑄(zhu)造體(ti)(ti)收縮較大,如 ZG10Cr17Mn13Mo2Cu2N在(zai)1475℃澆(jiao)注(zhu)體(ti)(ti)積總收縮為(wei)5.7%。鑄(zhu)造收縮率取2.2%~2.3%。這類鑄(zhu)鋼(gang)的(de)焊接性(xing)良好(hao),可在(zai)室溫下焊接。
