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。
鑄造的(de)(de)零件(jian)(jian)一般比采用鍛(duan)軋工藝生(sheng)產(chan)的(de)(de)零件(jian)(jian)具有更高的(de)(de)抗冷熱疲勞裂紋(wen)的(de)(de)性(xing)能。由(you)于(yu)鑄造零件(jian)(jian)沒有明顯的(de)(de)組織方向(xiang)性(xing),不(bu)存(cun)在(zai)鍛(duan)軋態鋼的(de)(de)各向(xiang)異性(xing)問題,因此在(zai)熱處理過程中,變形比較均勻,尺寸容易控制,加工余量較小。
許(xu)多在腐蝕(shi)介質(zhi)(zhi)中工作的(de)泵(beng)殼(ke)、閥、葉輪等形狀復(fu)雜的(de)零件廣(guang)泛采用鑄造不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)。耐腐蝕(shi)不(bu)銹(xiu)(xiu)鑄鋼(gang)(gang)的(de)化(hua)學(xue)(xue)成分和普通不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)化(hua)學(xue)(xue)成分稍異,鑄造不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)鉻含量(liang)(liang)(質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)分數)在12%以(yi)上,在金屬(shu)表面形成鈍化(hua)膜,提高鋼(gang)(gang)的(de)耐蝕(shi)性(xing)。碳(tan)(tan)含量(liang)(liang)對鋼(gang)(gang)的(de)強度和耐蝕(shi)性(xing)影(ying)響很大,鑄造不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)碳(tan)(tan)含量(liang)(liang)一般低于0.20%,有的(de)低至(zhi)0.03%。
鑄造不銹鋼也和一般不銹鋼一樣,分為鑄造馬氏體不銹鋼(gang)、鑄造鐵素體(ti)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(zao)馬氏體不銹(xiu)鋼的(de)特(te)性
ZG15Cr12、ZG20Cr13、ZGCr12NiMo、ZGCr12Ni4(QT1)、ZGCr2Ni4 (QT2)和ZGCr16Ni5Mo等(deng)馬氏體不銹鑄(zhu)鋼耐大氣(qi)腐蝕性較好,經熱處理和拋光(guang)后(hou)最穩定(ding)。
ZG20Cr13 鋼的(de)耐蝕(shi)性(xing)(xing)和(he)強度、硬(ying)度較(jiao) ZG15Cr12 鋼稍(shao)高。這(zhe)兩種鑄(zhu)鋼及其他鑄(zhu)造馬氏體(ti)鋼,用于承(cheng)受沖擊載荷和(he)要(yao)求韌性(xing)(xing),并在(zai)腐蝕(shi)性(xing)(xing)不(bu)強及常溫下的(de)有機(ji)酸(suan)水(shui)溶液,或者要(yao)求防污染的(de)介質(zhi)中(zhong)工(gong)作的(de)零件。例(li)如在(zai)維尼綸工(gong)業中(zhong),可(ke)用于聚乙(yi)烯(xi)醇、醋酸(suan)乙(yi)烯(xi)、醋酸(suan)甲酯、醋酸(suan)鈉溶液等介質(zhi);在(zai)尿素工(gong)業中(zhong),可(ke)用于含硫化氫、尿素母(mu)液等介質(zhi),也可(ke)用于制造水(shui)輪機(ji)轉輪(葉片)和(he)水(shui)壓機(ji)閥等。
鑄(zhu)(zhu)造馬氏(shi)體不銹(xiu)鋼經調質處(chu)理(li)(li)(1050℃水冷或(huo)油淬,750℃回(hui)火(huo))后得到(dao)鐵素體和(he)索氏(shi)體組織。在調質狀態(tai)下(xia)鑄(zhu)(zhu)鋼有較好的(de)耐蝕性(xing)和(he)綜合力學性(xing)能(neng)。某些較大的(de)復雜鑄(zhu)(zhu)件不宜調質處(chu)理(li)(li)時(shi),也可(ke)進(jin)行退(tui)火(huo)處(chu)理(li)(li),退(tui)火(huo)后的(de)組織為鐵素體和(he)珠(zhu)光(guang)體。2G20Cr13 鋼的(de)熔點為1480~1510℃,鑄(zhu)(zhu)造時(shi)流動性(xing)較差,應提高澆注溫(wen)度(du)和(he)澆注速度(du)。焊(han)接性(xing)尚可(ke),焊(han)補時(shi)應將鑄(zhu)(zhu)件預熱到(dao)200~300℃,焊(han)后應進(jin)行退(tui)火(huo)熱處(chu)理(li)(li)。
二、鑄造(zao)鐵素(su)體不銹(xiu)鋼(gang)的特性
典型鑄(zhu)造(zao)鐵素體不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang) ZG10Cr17 具(ju)有良(liang)好的(de)耐(nai)酸(suan)性(xing)(xing)(xing),其他(ta)類鑄(zhu)造(zao)鐵素體不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)是在(zai)(zai)(zai) ZG10Cr17 鋼(gang)(gang)(gang)的(de)基礎(chu)上適當加(jia)(jia)入鉬、硅(gui)、鈮等(deng)可提高鑄(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)耐(nai)蝕性(xing)(xing)(xing)的(de)元素,加(jia)(jia)入鈦可細化晶粒,加(jia)(jia)入稀土可改善鑄(zhu)造(zao)性(xing)(xing)(xing)能。鐵素體鑄(zhu)造(zao)不(bu)銹鑄(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)在(zai)(zai)(zai)氧(yang)化性(xing)(xing)(xing)酸(suan)類,特別(bie)是硝酸(suan)溶(rong)液中(zhong)有良(liang)好的(de)耐(nai)蝕性(xing)(xing)(xing);隨著鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)鋁、鋁、硅(gui)、鈮等(deng)含量的(de)提高,耐(nai)蝕性(xing)(xing)(xing)增加(jia)(jia)。但是鑄(zhu)造(zao)鐵素體不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)的(de)力學性(xing)(xing)(xing)能較差,特別(bie)是韌性(xing)(xing)(xing)低(di),只適用于載荷(he)(he)較低(di)、無沖擊載荷(he)(he)的(de)場合,影(ying)響(xiang)了其應(ying)用。雖然在(zai)(zai)(zai)一些(xie)硝酸(suan)生(sheng)產廠(chang)家(jia)仍(reng)在(zai)(zai)(zai)應(ying)用,但未納入新的(de)國家(jia)標準。
鑄造鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)體不(bu)銹鋼大(da)(da)多在消除(chu)應(ying)力退(tui)(tui)火后(hou)(hou)使用,退(tui)(tui)火后(hou)(hou)的(de)組織為(wei)鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)體和碳(tan)化物(wu),一般(ban)在 750~800℃退(tui)(tui)火,爐(lu)(lu)冷到(dao)550℃出爐(lu)(lu)空(kong)冷。當加熱(re)到(dao)850℃以上時,鋼有晶粒強(qiang)烈長(chang)大(da)(da)傾向。在450~510℃長(chang)期加熱(re)會產生(sheng)475℃脆性。為(wei)了細化晶粒,可(ke)(ke)在鋼中加入鈦(tai)、氮等元素(su)(su)(su)。鋼的(de)流動性隨碳(tan)、鉻、錳(meng)、硅含(han)量的(de)增加而(er)提高。焊接(jie)性尚(shang)可(ke)(ke),焊補時鑄件應(ying)預熱(re)到(dao)300~400℃,焊后(hou)(hou)應(ying)進(jin)行退(tui)(tui)火熱(re)處理(li)。
三、鑄(zhu)造奧氏(shi)體不銹鋼的(de)特性
鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang),由于(yu)其耐(nai)蝕性(xing)(xing)優(you)于(yu)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)和鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)鐵(tie)素體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang),因(yin)而得到廣泛應用。GB/T 2100-2002 國家(jia)標準中(zhong)的20種(zhong)耐(nai)蝕鑄(zhu)(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)就(jiu)有(you) 14種(zhong),其產量(liang)及用量(liang)約占不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)鑄(zhu)(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)的80%以(yi)上(shang)。經(jing)典(dian)的第一代(dai)(dai)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鑄(zhu)(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)稱18-8 鋼(gang)(gang)(gang),含鉻(ge)約 18%(質量(liang)分(fen)數(shu))左右,含鎳 8%~10%(質量(liang)分(fen)數(shu)),如ZG03Cr18Ni10、ZG03Cr18Ni10N、ZG09Cr19Ni9、ZG08Cr19Ni10N 等,是(shi)最典(dian)型(xing)最基本的代(dai)(dai)表(biao)性(xing)(xing)鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong),其他奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鑄(zhu)(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)均是(shi)在188鋼(gang)(gang)(gang)的基礎上(shang)發展起來的。奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鑄(zhu)(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)也和奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)一樣,分(fen)為(wei)鉻(ge)鎳奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鑄(zhu)(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)和無鎳、低(di)鎳奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鑄(zhu)(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)。
1. 鉻鎳奧氏體不銹(xiu)鑄鋼的特(te)性
鉻(ge)鎳(nie)奧氏體不(bu)銹鑄鋼(gang)具有(you)很高的(de)耐蝕(shi)性(xing)(xing),與(yu)其(qi)(qi)他類(lei)(lei)不(bu)銹鑄鋼(gang)相比,其(qi)(qi)耐蝕(shi)性(xing)(xing)是(shi)最好(hao)的(de)一(yi)類(lei)(lei)。該類(lei)(lei)鋼(gang)具有(you)優良(liang)的(de)韌性(xing)(xing)和塑性(xing)(xing),易(yi)于加工(gong)成各(ge)種形狀的(de)零件,在熱處理(li)加熱時(shi)不(bu)發生 a→y 相變,并具有(you)優良(liang)的(de)焊接性(xing)(xing)。這類(lei)(lei)鋼(gang)的(de)主要(yao)缺點是(shi)價格(ge)較貴。但由于它具有(you)最好(hao)的(de)耐蝕(shi)性(xing)(xing),仍然是(shi)鑄造不(bu)銹鋼(gang)中使用最廣泛的(de)一(yi)類(lei)(lei)鋼(gang)。國(guo)家標準中的(de)14種奧氏體不(bu)銹鑄鋼(gang)全部是(shi)鉻(ge)鎳(nie)奧氏體不(bu)銹鑄鋼(gang)。
2. 鉻錳氮奧氏(shi)體不(bu)銹鋼的特性
鉻(ge)錳氮奧氏體(ti)不(bu)(bu)銹鑄(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)是無鎳和低鎳奧氏體(ti)不(bu)(bu)銹鑄(zhu)鋼(gang)(gang)(gang),雖然在新的國家標準中沒有,但傳統的奧氏體(ti)不(bu)(bu)銹鑄(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)有 ZG10Cr17Mn13N、ZG10Cr17Mn13Mo2N、ZG10Cr17Mn13Mo2CuN、 ZG10Cr17Mn13Mo2Cu2N 和 ZG10Cr17MnNi3Mo3Cu2N 等。
該類(lei)鋼(gang)以強烈形成(cheng)奧氏(shi)體元(yuan)素錳和(he)氮(dan)取代(dai)高(gao)含(han)量的鎳,并加入銀、銅等,以提高(gao)鋼(gang)的耐(nai)蝕性。其(qi)耐(nai)蝕性略低于鉻(ge)(ge)鎳奧氏(shi)體不銹鑄鋼(gang),但強度比鉻(ge)(ge)鎳奧氏(shi)體不銹鑄鋼(gang)高(gao)。
鉻(ge)錳氮鑄造不銹(xiu)鋼應進行1100℃水(shui)淬處理,使碳(tan)化物固溶以提(ti)高(gao)其耐蝕(shi)性。
金(jin)相(xiang)組織為奧氏體和少量鐵素體(5%~20%)的復相(xiang)組織。鋼的流動性(xing)(xing)好,鑄造時氣孔(kong)敏感性(xing)(xing)較(jiao)大,造型(xing)宜用(yong)干(gan)型(xing),并用(yong)鉻礦砂(sha)、鋯砂(sha)等涂料。鋼的鑄造體收縮(suo)較(jiao)大,如 ZG10Cr17Mn13Mo2Cu2N在1475℃澆注(zhu)體積(ji)總收縮(suo)為5.7%。鑄造收縮(suo)率取(qu)2.2%~2.3%。這(zhe)類(lei)鑄鋼的焊接(jie)性(xing)(xing)良好,可在室溫下(xia)焊接(jie)。
