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(zhu)造(zao)的(de)(de)(de)零件(jian)(jian)一般比采用鍛(duan)軋工藝(yi)生產的(de)(de)(de)零件(jian)(jian)具(ju)有更高的(de)(de)(de)抗冷熱疲(pi)勞裂紋的(de)(de)(de)性(xing)能。由于鑄(zhu)造(zao)零件(jian)(jian)沒(mei)有明顯的(de)(de)(de)組織方(fang)向(xiang)性(xing),不存在鍛(duan)軋態鋼的(de)(de)(de)各向(xiang)異(yi)性(xing)問(wen)題,因此在熱處理過程中,變形比較(jiao)均勻,尺寸容易(yi)控制(zhi),加工余量(liang)較(jiao)小。
許多(duo)在腐蝕(shi)(shi)介質中(zhong)工作的(de)泵殼、閥、葉輪等形(xing)狀復雜的(de)零(ling)件廣泛采(cai)用鑄造(zao)不(bu)銹鋼(gang)。耐腐蝕(shi)(shi)不(bu)銹鑄鋼(gang)的(de)化學成分和普通不(bu)銹鋼(gang)化學成分稍異,鑄造(zao)不(bu)銹鋼(gang)的(de)鉻(ge)含(han)量(質量分數)在12%以上(shang),在金屬表面形(xing)成鈍化膜,提高鋼(gang)的(de)耐蝕(shi)(shi)性(xing)。碳含(han)量對鋼(gang)的(de)強(qiang)度和耐蝕(shi)(shi)性(xing)影(ying)響很大(da),鑄造(zao)不(bu)銹鋼(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,分為鑄造馬氏體不銹鋼、鑄造鐵(tie)素體不銹鋼和鑄造奧氏體(ti)不銹鋼(gang)，浙江至德鋼業有限公司為您分別介紹。
一(yi)、鑄造馬(ma)氏體不銹鋼的特性
ZG15Cr12、ZG20Cr13、ZGCr12NiMo、ZGCr12Ni4(QT1)、ZGCr2Ni4 (QT2)和ZGCr16Ni5Mo等馬氏體(ti)不銹鑄鋼(gang)耐大氣腐蝕性較好,經熱處理和拋光(guang)后最穩定。
ZG20Cr13 鋼的(de)(de)耐蝕(shi)(shi)性(xing)和強(qiang)度、硬度較 ZG15Cr12 鋼稍高(gao)。這兩種鑄鋼及其他鑄造(zao)馬(ma)氏體鋼,用(yong)于(yu)(yu)承受沖擊載荷(he)和要求韌性(xing),并(bing)在(zai)腐蝕(shi)(shi)性(xing)不強(qiang)及常溫下(xia)的(de)(de)有機(ji)酸水(shui)溶液(ye)(ye),或者要求防污染的(de)(de)介(jie)質(zhi)中工作的(de)(de)零件。例如在(zai)維(wei)尼綸工業(ye)中,可用(yong)于(yu)(yu)聚乙烯醇、醋酸乙烯、醋酸甲酯、醋酸鈉溶液(ye)(ye)等(deng)(deng)介(jie)質(zhi);在(zai)尿素工業(ye)中,可用(yong)于(yu)(yu)含硫化氫(qing)、尿素母(mu)液(ye)(ye)等(deng)(deng)介(jie)質(zhi),也(ye)可用(yong)于(yu)(yu)制造(zao)水(shui)輪機(ji)轉輪(葉片)和水(shui)壓機(ji)閥等(deng)(deng)。
鑄(zhu)造馬氏體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼經調(diao)質(zhi)處(chu)(chu)理(li)(li)(1050℃水(shui)冷(leng)或油淬,750℃回火)后得到鐵(tie)素體(ti)和(he)(he)索氏體(ti)組織。在調(diao)質(zhi)狀態下鑄(zhu)鋼有較(jiao)好的耐蝕性(xing)(xing)和(he)(he)綜合力學性(xing)(xing)能。某些較(jiao)大的復雜(za)鑄(zhu)件不(bu)(bu)宜調(diao)質(zhi)處(chu)(chu)理(li)(li)時,也(ye)可進行退(tui)(tui)火處(chu)(chu)理(li)(li),退(tui)(tui)火后的組織為(wei)鐵(tie)素體(ti)和(he)(he)珠光體(ti)。2G20Cr13 鋼的熔點(dian)為(wei)1480~1510℃,鑄(zhu)造時流動性(xing)(xing)較(jiao)差,應(ying)(ying)提(ti)高澆(jiao)注(zhu)(zhu)溫度和(he)(he)澆(jiao)注(zhu)(zhu)速度。焊接性(xing)(xing)尚可,焊補(bu)時應(ying)(ying)將(jiang)鑄(zhu)件預熱(re)到200~300℃,焊后應(ying)(ying)進行退(tui)(tui)火熱(re)處(chu)(chu)理(li)(li)。
二、鑄造鐵素體(ti)不銹(xiu)鋼的特性
典型鑄(zhu)(zhu)造鐵(tie)素體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang) ZG10Cr17 具有(you)良好的(de)耐(nai)酸性(xing)(xing)(xing),其他類鑄(zhu)(zhu)造鐵(tie)素體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)是(shi)在(zai) ZG10Cr17 鋼(gang)的(de)基礎上適當加入(ru)鉬(mu)、硅、鈮等可(ke)提高(gao)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)的(de)耐(nai)蝕性(xing)(xing)(xing)的(de)元素,加入(ru)鈦可(ke)細(xi)化晶粒,加入(ru)稀(xi)土可(ke)改善(shan)鑄(zhu)(zhu)造性(xing)(xing)(xing)能(neng)。鐵(tie)素體(ti)鑄(zhu)(zhu)造不(bu)(bu)銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)在(zai)氧化性(xing)(xing)(xing)酸類,特(te)別(bie)是(shi)硝酸溶(rong)液中有(you)良好的(de)耐(nai)蝕性(xing)(xing)(xing);隨著(zhu)鋼(gang)中鋁、鋁、硅、鈮等含(han)量的(de)提高(gao),耐(nai)蝕性(xing)(xing)(xing)增加。但(dan)是(shi)鑄(zhu)(zhu)造鐵(tie)素體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)力學性(xing)(xing)(xing)能(neng)較(jiao)差,特(te)別(bie)是(shi)韌(ren)性(xing)(xing)(xing)低(di),只(zhi)適用于載(zai)荷(he)較(jiao)低(di)、無沖擊(ji)載(zai)荷(he)的(de)場合(he),影響了(le)其應用。雖然在(zai)一些硝酸生產廠家仍在(zai)應用,但(dan)未納入(ru)新的(de)國家標(biao)準(zhun)。
鑄造(zao)鐵(tie)素(su)體(ti)不銹鋼大多(duo)在消除應力(li)退(tui)火后使(shi)用,退(tui)火后的(de)組織(zhi)為鐵(tie)素(su)體(ti)和碳(tan)化物,一(yi)般在 750~800℃退(tui)火,爐冷到550℃出爐空冷。當加(jia)熱(re)到850℃以上(shang)時(shi),鋼有(you)晶粒(li)強烈長(chang)大傾向。在450~510℃長(chang)期加(jia)熱(re)會產生475℃脆性。為了細化晶粒(li),可在鋼中加(jia)入鈦、氮等元素(su)。鋼的(de)流動性隨碳(tan)、鉻、錳、硅含量的(de)增(zeng)加(jia)而提高。焊接性尚可,焊補時(shi)鑄件應預熱(re)到300~400℃,焊后應進行退(tui)火熱(re)處(chu)理。
三(san)、鑄造奧氏體不銹鋼的特性
鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)奧(ao)(ao)氏體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang),由于(yu)其(qi)耐蝕性優于(yu)鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)馬氏體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)和鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)鐵素體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang),因(yin)而得到(dao)廣(guang)泛應用(yong)。GB/T 2100-2002 國家標(biao)準中的(de)(de)20種(zhong)耐蝕鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中就有 14種(zhong),其(qi)產量及用(yong)量約(yue)占不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)80%以(yi)上。經典的(de)(de)第一(yi)代(dai)奧(ao)(ao)氏體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)稱18-8 鋼(gang)(gang)(gang)(gang),含(han)(han)鉻約(yue) 18%(質(zhi)量分(fen)數)左右,含(han)(han)鎳(nie)(nie) 8%~10%(質(zhi)量分(fen)數),如(ru)ZG03Cr18Ni10、ZG03Cr18Ni10N、ZG09Cr19Ni9、ZG08Cr19Ni10N 等,是(shi)最(zui)典型最(zui)基本的(de)(de)代(dai)表性鋼(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong),其(qi)他奧(ao)(ao)氏體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)均是(shi)在188鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)基礎上發展起(qi)來(lai)的(de)(de)。奧(ao)(ao)氏體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)也和奧(ao)(ao)氏體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)一(yi)樣(yang),分(fen)為鉻鎳(nie)(nie)奧(ao)(ao)氏體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)和無鎳(nie)(nie)、低鎳(nie)(nie)奧(ao)(ao)氏體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)。
1. 鉻鎳奧氏體不銹鑄鋼(gang)的特性
鉻鎳奧(ao)氏體不(bu)(bu)銹(xiu)鑄(zhu)鋼(gang)具(ju)有(you)很高的(de)耐(nai)蝕(shi)性(xing),與其他類(lei)不(bu)(bu)銹(xiu)鑄(zhu)鋼(gang)相比,其耐(nai)蝕(shi)性(xing)是最(zui)好(hao)的(de)一類(lei)。該類(lei)鋼(gang)具(ju)有(you)優良的(de)韌性(xing)和(he)塑(su)性(xing),易于(yu)加工成各種形狀的(de)零件,在熱(re)處理加熱(re)時不(bu)(bu)發生 a→y 相變(bian),并具(ju)有(you)優良的(de)焊接性(xing)。這類(lei)鋼(gang)的(de)主要(yao)缺點是價(jia)格較貴。但由(you)于(yu)它具(ju)有(you)最(zui)好(hao)的(de)耐(nai)蝕(shi)性(xing),仍然是鑄(zhu)造不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)使用最(zui)廣泛的(de)一類(lei)鋼(gang)。國家標準中(zhong)的(de)14種奧(ao)氏體不(bu)(bu)銹(xiu)鑄(zhu)鋼(gang)全部是鉻鎳奧(ao)氏體不(bu)(bu)銹(xiu)鑄(zhu)鋼(gang)。
2. 鉻錳氮奧氏體不(bu)銹鋼的特性(xing)
鉻錳氮(dan)奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鑄(zhu)鋼(gang)是無(wu)鎳和(he)低鎳奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鑄(zhu)鋼(gang),雖然(ran)在新的(de)國(guo)家標準中(zhong)沒有,但(dan)傳統(tong)的(de)奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鑄(zhu)鋼(gang)有 ZG10Cr17Mn13N、ZG10Cr17Mn13Mo2N、ZG10Cr17Mn13Mo2CuN、 ZG10Cr17Mn13Mo2Cu2N 和(he) ZG10Cr17MnNi3Mo3Cu2N 等。
該(gai)類(lei)鋼以強(qiang)烈形成奧氏體元素錳和氮取代高(gao)(gao)含量的鎳(nie)(nie),并加入銀(yin)、銅(tong)等,以提高(gao)(gao)鋼的耐蝕(shi)性(xing)。其耐蝕(shi)性(xing)略低(di)于鉻鎳(nie)(nie)奧氏體不銹(xiu)(xiu)鑄(zhu)鋼,但強(qiang)度比鉻鎳(nie)(nie)奧氏體不銹(xiu)(xiu)鑄(zhu)鋼高(gao)(gao)。
鉻錳氮鑄造不銹(xiu)鋼應進行1100℃水淬處理(li),使碳化物固溶以提高其耐蝕性。
金相組(zu)織為(wei)奧氏體和少量鐵素體(5%~20%)的復相組(zu)織。鋼(gang)的流動性(xing)好,鑄(zhu)造(zao)(zao)時(shi)氣孔敏感性(xing)較大,造(zao)(zao)型宜用干型,并用鉻礦砂、鋯(gao)砂等涂料。鋼(gang)的鑄(zhu)造(zao)(zao)體收(shou)(shou)縮(suo)較大,如 ZG10Cr17Mn13Mo2Cu2N在(zai)1475℃澆注(zhu)體積總收(shou)(shou)縮(suo)為(wei)5.7%。鑄(zhu)造(zao)(zao)收(shou)(shou)縮(suo)率取2.2%~2.3%。這類鑄(zhu)鋼(gang)的焊(han)接性(xing)良好,可在(zai)室溫下焊(han)接。
