不(bu)銹鋼(gang)的鑄(zhu)造零(ling)部(bu)(bu)件是采用(yong)電弧爐或感應爐冶(ye)煉,利(li)用(yong)砂型(xing)、陶(tao)瓷(ci)型(xing)或熔模(mo)等各(ge)種鑄(zhu)造方法直(zhi)接(jie)鑄(zhu)造出(chu)接(jie)近于(yu)成(cheng)品形狀的鑄(zhu)件。相同成(cheng)分的材料(liao)直(zhi)接(jie)鑄(zhu)造成(cheng)零(ling)部(bu)(bu)件可(ke)改(gai)善某(mou)些性能,降(jiang)低成(cheng)本,簡化工藝,提高企(qi)業的經濟效(xiao)益。


  不銹鋼鑄造加工工藝常常用于在腐蝕介質中工作的泵殼、閥、葉輪等,形狀復雜的零部件廣泛采用的鑄造不(bu)銹鋼。用于耐腐蝕鑄造的不銹鋼化學成分和普通不銹鋼化學成分略有不同,鑄造不銹鑄鋼的鉻含量(質量分數)在12%以上,在金屬表面形成鈍化膜,提高鋼的耐蝕性。碳含量對鋼的強度和耐蝕性影響很大,鑄造不銹鋼的碳含量一般低于0.20%,有的低至0.03%。


  不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的(de)鑄造(zao)性能是指氧化(hua)(hua)性、吸氣(qi)性、流動性、收縮、偏析(xi)等。如果熔化(hua)(hua)時(shi)合金(jin)不(bu)(bu)易氧化(hua)(hua)、熔液(ye)(ye)不(bu)(bu)易吸氣(qi),澆注時(shi)合金(jin)熔液(ye)(ye)容易充滿型(xing)腔;凝固時(shi)鑄件不(bu)(bu)易產生縮孔,而且化(hua)(hua)學成分(fen)均勻;冷卻時(shi)鑄件就不(bu)(bu)會發生變(bian)形和開裂,這樣的(de)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼就被認為是具有良好的(de)鑄造(zao)性能。


  不(bu)銹鋼(gang)在鑄造過程中表現(xian)出(chu)來的性(xing)能(neng)主要有充型(xing)能(neng)力和收縮性(xing)。


一、奧氏體不銹(xiu)鋼的鑄造


   鑄造奧氏體不銹鋼,由于其耐蝕性優于鑄造馬氏體不銹(xiu)鋼和鑄造鐵素體不銹鋼,因而得到廣泛應用。GB/T 2100-2002國家標準中的20種耐蝕鑄鋼中就有14種奧氏體不銹鋼,其產量及用量約占不銹鋼鑄鋼的80%以上。經典的第一代奧氏體不銹鑄鋼稱18-8鋼,含鉻18%左右,含鎳8%~10%,如 ZG03Cr18Ni10、ZG03Cr18Ni10N、ZG09Cr19Ni9、ZG08Cr19Ni10N等,是最典型最基本的代表性鋼種,其他奧氏體不銹鑄鋼均是在18-8鋼的基礎上發展起來的。奧氏體不銹鑄鋼也和奧氏體不銹鋼一樣,分為鉻鎳奧氏體不銹鑄鋼和無鎳、低鎳奧氏體不銹鑄鋼。


 1. 鉻(ge)鎳奧氏體不銹鋼的鑄(zhu)造特(te)性


   鉻鎳奧(ao)氏體不(bu)銹鑄鋼(gang)(gang)(gang)具有(you)很高的(de)耐(nai)蝕性,與其(qi)他類(lei)不(bu)銹鑄鋼(gang)(gang)(gang)相比,其(qi)耐(nai)蝕性是最好的(de)一類(lei)。該類(lei)鋼(gang)(gang)(gang)具有(you)優良(liang)(liang)的(de)韌性和塑(su)性,易于(yu)加(jia)工成各(ge)種(zhong)(zhong)形狀的(de)零件,在熱(re)處(chu)理加(jia)熱(re)時不(bu)發生α→γ相變,并(bing)具有(you)優良(liang)(liang)的(de)焊接性。這類(lei)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)主(zhu)要缺點是價格較貴。但(dan)由(you)于(yu)它(ta)具有(you)最好的(de)耐(nai)蝕性,仍然是鑄造不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)中使(shi)用最廣(guang)泛的(de)一類(lei)鋼(gang)(gang)(gang)。國家標準中的(de)14種(zhong)(zhong)奧(ao)氏體不(bu)銹鑄鋼(gang)(gang)(gang)全部是鉻鎳奧(ao)氏體不(bu)銹鑄鋼(gang)(gang)(gang)。


 2. 鉻錳氮奧氏體不(bu)銹鑄鋼的特(te)性


   鉻錳氮奧氏體不銹鑄(zhu)鋼是無(wu)鎳(nie)和低鎳(nie)奧氏體不銹鑄(zhu)鋼,雖(sui)然(ran)在新的(de)(de)國家標準中沒有,但(dan)傳(chuan)統的(de)(de)奧氏體不銹鑄(zhu)鋼有ZG10Cr17Mn13N、ZG10Cr17Mn13Mo2N、ZG10Cr17Mn13Mo2CuN、ZG10Cr17Mn13Mo2Cu2N和ZG10Cr17MnNi3Mo3Cu2N等。


   該類(lei)鋼(gang)以(yi)強(qiang)烈形成奧氏體(ti)元素錳和氮取代高(gao)含量的鎳(nie),并加入鉬(mu)、銅等,以(yi)提高(gao)鋼(gang)的耐蝕性。其耐蝕性略低于鉻(ge)鎳(nie)奧氏體(ti)不(bu)銹鑄(zhu)鋼(gang),但強(qiang)度比鉻(ge)鎳(nie)奧氏體(ti)不(bu)銹鑄(zhu)鋼(gang)高(gao)。


   鉻(ge)錳氮鑄(zhu)造(zao)不銹鋼應進行1100℃水淬處理,使碳化物(wu)固溶以提高其(qi)耐(nai)蝕性(xing)金相(xiang)組織為奧氏體(ti)和少量鐵素體(ti)(5%~20%)的復相(xiang)組織。鋼的流動性(xing)好(hao)(hao),鑄(zhu)造(zao)時氣孔(kong)敏感性(xing)較大,造(zao)型宜用干型,并(bing)用鉻(ge)礦砂、鋯砂等涂料。鋼的鑄(zhu)造(zao)體(ti)收縮較大,如(ru)ZG10Cr17Mn13Mo2Cu2N在(zai)1475℃澆注體(ti)積總收縮為5.7%。鑄(zhu)造(zao)收縮率取2.2%~2.3%。這類鑄(zhu)鋼的焊(han)接性(xing)良好(hao)(hao),可在(zai)室溫下焊(han)接。



二、 鐵素體不銹鋼的(de)鑄造


   典型鑄(zhu)造鐵素(su)體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)ZG10Cr17具(ju)有(you)良(liang)好的(de)耐(nai)(nai)酸(suan)性,其他類鑄(zhu)造鐵素(su)體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)是(shi)在ZG10Cr17鋼(gang)(gang)的(de)基礎(chu)上適(shi)當加入(ru)鉬、硅、鈮等(deng)可(ke)(ke)(ke)提高(gao)鑄(zhu)鋼(gang)(gang)的(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)性的(de)元素(su),加入(ru)鈦可(ke)(ke)(ke)細(xi)化晶粒(li),加入(ru)稀(xi)土(tu)可(ke)(ke)(ke)改善鑄(zhu)造性能(neng)。鐵素(su)體鑄(zhu)造不銹(xiu)鑄(zhu)鋼(gang)(gang)在氧化性酸(suan)類,特別是(shi)硝酸(suan)溶液中有(you)良(liang)好的(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)性;隨(sui)著鋼(gang)(gang)中鋁(lv)、鉬、硅、鈮等(deng)含量的(de)提高(gao),耐(nai)(nai)蝕(shi)性增(zeng)加。但是(shi)鑄(zhu)造鐵素(su)體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)力學性能(neng)較差,特別是(shi)韌性低,只適(shi)用(yong)(yong)于載荷(he)較低、無沖擊載荷(he)的(de)場合,影響了其應用(yong)(yong)。雖(sui)然在一(yi)些硝酸(suan)生產廠(chang)家仍在應用(yong)(yong),但未(wei)納入(ru)新的(de)國家標準。


   鑄造鐵(tie)素體不銹鋼(gang)大多在消除應力退(tui)(tui)(tui)火后(hou)使用,退(tui)(tui)(tui)火后(hou)的(de)組(zu)織為(wei)鐵(tie)素體和碳化物,一般在750~800℃退(tui)(tui)(tui)火,爐(lu)冷到550℃出爐(lu)空冷。當加(jia)熱(re)(re)到850℃以上時,鋼(gang)有晶粒(li)強烈長(chang)大傾向。在450~510℃長(chang)期加(jia)熱(re)(re)會產(chan)生475℃脆性(xing)(xing)。為(wei)了(le)細化晶粒(li),可(ke)(ke)在鋼(gang)中加(jia)入鈦、氮等元素。鋼(gang)的(de)流動(dong)性(xing)(xing)隨碳、鉻、錳(meng)、硅含量的(de)增加(jia)而提高。焊(han)接(jie)性(xing)(xing)尚可(ke)(ke),焊(han)補時鑄件應預熱(re)(re)到300~400℃,焊(han)后(hou)應進行(xing)退(tui)(tui)(tui)火熱(re)(re)處(chu)理。


   鐵素體(ti)不銹鋼的鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)性能(neng)較差,鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)收縮率一(yi)般為1.4%~1.6%,鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)時晶粒粗大。鉻含量很高(gao)的鐵素體(ti)不銹鋼,如2GCr28鋼鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)時,鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)件的熱裂(lie)傾向性大。



三、馬氏體不銹鋼的鑄造


   ZG15Cr12、ZG20Cr13、ZGCr12NiMo、ZGCr12Ni4(QT1)、ZGCr12Ni4(QT2)和ZGCr16Ni5Mo等馬氏體不(bu)銹鑄(zhu)(zhu)(zhu)鋼(gang)耐大氣腐(fu)蝕性較好,經熱處理(li)和拋光(guang)后最穩定。ZG20Cr13鋼(gang)的耐蝕性和強度(du)、硬度(du)較ZG15Cr12鋼(gang)稍高。這兩(liang)種鑄(zhu)(zhu)(zhu)鋼(gang)及其他鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)馬氏體鋼(gang),用于(yu)(yu)承受(shou)沖擊(ji)載荷和要求韌性,并(bing)在(zai)腐(fu)蝕性不(bu)強及常溫下的有機酸水(shui)溶(rong)液,或者要求防污(wu)染的介(jie)質(zhi)(zhi)中(zhong)工作(zuo)的零件。例(li)如,在(zai)維尼綸工業中(zhong),可用于(yu)(yu)聚(ju)乙烯(xi)醇、醋(cu)酸乙烯(xi)、醋(cu)酸甲酯、醋(cu)酸鈉(na)溶(rong)液等介(jie)質(zhi)(zhi);在(zai)尿(niao)(niao)素工業中(zhong),可用于(yu)(yu)含硫(liu)化(hua)氫、尿(niao)(niao)素母液等介(jie)質(zhi)(zhi),也可用于(yu)(yu)制造(zao)水(shui)輪機轉輪(葉片)和水(shui)壓機閥等。


   鑄造(zao)馬(ma)氏體(ti)(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang)經調質(zhi)處理(1050℃水冷或油(you)淬,750℃回(hui)火)后得到(dao)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)和索氏體(ti)(ti)(ti)組(zu)織。在調質(zhi)狀態下鑄鋼(gang)有較好的耐蝕(shi)性(xing)(xing)和綜合(he)力(li)學性(xing)(xing)能。某些較大(da)的復(fu)雜(za)鑄件(jian)(jian)不宜調質(zhi)處理時,也可進行退火處理,退火后的組(zu)織為鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)和珠光(guang)體(ti)(ti)(ti)。ZG20Cr13鋼(gang)的熔點為1480~1510℃,鑄造(zao)時流動性(xing)(xing)較差,應提高澆注溫度(du)和澆注速度(du)。焊接性(xing)(xing)尚可,焊補時應將鑄件(jian)(jian)預熱到(dao)200~300℃,焊后應進行退火熱處理。