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(zhu)造的(de)零(ling)件一般(ban)比采用鍛(duan)軋(ya)工(gong)藝生產的(de)零(ling)件具(ju)有(you)更高的(de)抗冷熱疲(pi)勞裂紋(wen)的(de)性(xing)能。由于鑄(zhu)造零(ling)件沒有(you)明顯(xian)的(de)組織方向(xiang)性(xing),不(bu)存在鍛(duan)軋(ya)態鋼(gang)的(de)各向(xiang)異性(xing)問題,因此在熱處理過(guo)程中,變形比較(jiao)均勻,尺(chi)寸(cun)容易(yi)控制(zhi),加工(gong)余量較(jiao)小。
許多在腐蝕(shi)(shi)介質中工作的(de)(de)(de)泵殼、閥、葉輪等(deng)形(xing)狀(zhuang)復雜的(de)(de)(de)零件廣(guang)泛采(cai)用鑄(zhu)(zhu)造不銹(xiu)鋼(gang)。耐(nai)腐蝕(shi)(shi)不銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)的(de)(de)(de)化(hua)學成分(fen)和普通不銹(xiu)鋼(gang)化(hua)學成分(fen)稍異,鑄(zhu)(zhu)造不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)鉻含(han)量(liang)(質量(liang)分(fen)數(shu))在12%以上,在金屬表面形(xing)成鈍化(hua)膜,提高鋼(gang)的(de)(de)(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)性。碳(tan)含(han)量(liang)對鋼(gang)的(de)(de)(de)強度和耐(nai)蝕(shi)(shi)性影響很大(da),鑄(zhu)(zhu)造不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)碳(tan)含(han)量(liang)一般低于(yu)0.20%,有的(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(shi)體不銹鋼(gang)、鑄造鐵素體不銹鋼和鑄造奧氏(shi)體不(bu)銹鋼，浙江至德鋼業有限公司為您分別介紹。
一、鑄造馬氏體不銹鋼(gang)的特(te)性
ZG15Cr12、ZG20Cr13、ZGCr12NiMo、ZGCr12Ni4(QT1)、ZGCr2Ni4 (QT2)和ZGCr16Ni5Mo等馬(ma)氏體不銹(xiu)鑄鋼(gang)耐大(da)氣(qi)腐蝕性較好,經熱處理和拋光后(hou)最穩定。
ZG20Cr13 鋼的耐(nai)蝕(shi)性和(he)強(qiang)(qiang)度、硬度較 ZG15Cr12 鋼稍高。這(zhe)兩種(zhong)鑄(zhu)鋼及其他鑄(zhu)造馬氏體鋼,用于承受沖擊載(zai)荷和(he)要求韌性,并(bing)在(zai)腐蝕(shi)性不強(qiang)(qiang)及常(chang)溫下的有機酸水溶液,或者(zhe)要求防(fang)污(wu)染的介質中(zhong)工作的零件。例如在(zai)維(wei)尼綸(lun)工業(ye)中(zhong),可(ke)用于聚(ju)乙烯醇(chun)、醋酸乙烯、醋酸甲酯、醋酸鈉溶液等(deng)(deng)介質;在(zai)尿素工業(ye)中(zhong),可(ke)用于含硫化氫、尿素母液等(deng)(deng)介質,也(ye)可(ke)用于制造水輪機轉輪(葉片)和(he)水壓機閥等(deng)(deng)。
鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造馬氏(shi)體(ti)(ti)不銹鋼(gang)經(jing)調質(zhi)(zhi)處(chu)理(li)(li)(1050℃水冷或油(you)淬,750℃回(hui)火(huo))后(hou)得到鐵素(su)體(ti)(ti)和索氏(shi)體(ti)(ti)組織。在調質(zhi)(zhi)狀態下鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)鋼(gang)有較好(hao)的(de)耐蝕性(xing)和綜(zong)合力學性(xing)能(neng)。某些較大(da)的(de)復雜(za)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)不宜調質(zhi)(zhi)處(chu)理(li)(li)時,也(ye)可進(jin)行退火(huo)處(chu)理(li)(li),退火(huo)后(hou)的(de)組織為鐵素(su)體(ti)(ti)和珠光體(ti)(ti)。2G20Cr13 鋼(gang)的(de)熔點為1480~1510℃,鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造時流動(dong)性(xing)較差(cha),應(ying)提高(gao)澆(jiao)注溫度和澆(jiao)注速度。焊(han)接性(xing)尚可,焊(han)補時應(ying)將鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)預熱到200~300℃,焊(han)后(hou)應(ying)進(jin)行退火(huo)熱處(chu)理(li)(li)。
二、鑄造鐵素體(ti)不(bu)銹鋼(gang)的特性
典型鑄(zhu)造鐵(tie)素(su)(su)(su)體不(bu)銹鋼(gang)(gang) ZG10Cr17 具(ju)有良好(hao)的(de)(de)耐酸(suan)(suan)性(xing)(xing),其他類鑄(zhu)造鐵(tie)素(su)(su)(su)體不(bu)銹鋼(gang)(gang)是(shi)(shi)在 ZG10Cr17 鋼(gang)(gang)的(de)(de)基礎(chu)上適(shi)當(dang)加(jia)(jia)入鉬、硅、鈮(ni)等可提高(gao)鑄(zhu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)耐蝕(shi)性(xing)(xing)的(de)(de)元素(su)(su)(su),加(jia)(jia)入鈦(tai)可細化晶粒,加(jia)(jia)入稀土可改善(shan)鑄(zhu)造性(xing)(xing)能。鐵(tie)素(su)(su)(su)體鑄(zhu)造不(bu)銹鑄(zhu)鋼(gang)(gang)在氧化性(xing)(xing)酸(suan)(suan)類,特(te)別是(shi)(shi)硝(xiao)酸(suan)(suan)溶液中有良好(hao)的(de)(de)耐蝕(shi)性(xing)(xing);隨著鋼(gang)(gang)中鋁、鋁、硅、鈮(ni)等含(han)量的(de)(de)提高(gao),耐蝕(shi)性(xing)(xing)增加(jia)(jia)。但(dan)是(shi)(shi)鑄(zhu)造鐵(tie)素(su)(su)(su)體不(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)力學性(xing)(xing)能較(jiao)差(cha),特(te)別是(shi)(shi)韌性(xing)(xing)低,只(zhi)適(shi)用于(yu)載(zai)荷(he)較(jiao)低、無沖擊載(zai)荷(he)的(de)(de)場合,影響了其應用。雖然(ran)在一些硝(xiao)酸(suan)(suan)生產廠家(jia)仍在應用,但(dan)未(wei)納(na)入新的(de)(de)國(guo)家(jia)標準。
鑄造鐵(tie)素(su)(su)體不銹鋼大多在消除應力退(tui)火(huo)后使用,退(tui)火(huo)后的(de)組織為鐵(tie)素(su)(su)體和碳(tan)化(hua)物,一(yi)般在 750~800℃退(tui)火(huo),爐(lu)冷(leng)到(dao)(dao)550℃出爐(lu)空冷(leng)。當加(jia)熱(re)到(dao)(dao)850℃以(yi)上時(shi)(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(chan)生475℃脆性。為了細化(hua)晶粒(li),可在鋼中(zhong)加(jia)入鈦、氮等元素(su)(su)。鋼的(de)流動性隨碳(tan)、鉻(ge)、錳(meng)、硅含量的(de)增加(jia)而提高。焊接性尚可,焊補時(shi)(shi)鑄件應預熱(re)到(dao)(dao)300~400℃,焊后應進行退(tui)火(huo)熱(re)處理。
三、鑄造奧氏體不(bu)銹鋼的特(te)性
鑄(zhu)造(zao)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang),由(you)于其耐(nai)蝕性(xing)優(you)于鑄(zhu)造(zao)馬氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)和鑄(zhu)造(zao)鐵素體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang),因而(er)得(de)到廣泛(fan)應用。GB/T 2100-2002 國家標準中(zhong)的(de)20種耐(nai)蝕鑄(zhu)鋼(gang)(gang)中(zhong)就(jiu)有 14種,其產量(liang)及(ji)用量(liang)約(yue)占不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)鑄(zhu)鋼(gang)(gang)的(de)80%以上。經典(dian)的(de)第(di)一(yi)代(dai)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鑄(zhu)鋼(gang)(gang)稱18-8 鋼(gang)(gang),含(han)鉻約(yue) 18%(質量(liang)分(fen)數(shu))左右(you),含(han)鎳(nie) 8%~10%(質量(liang)分(fen)數(shu)),如ZG03Cr18Ni10、ZG03Cr18Ni10N、ZG09Cr19Ni9、ZG08Cr19Ni10N 等(deng),是(shi)最典(dian)型最基本的(de)代(dai)表性(xing)鋼(gang)(gang)種,其他奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鑄(zhu)鋼(gang)(gang)均(jun)是(shi)在188鋼(gang)(gang)的(de)基礎上發(fa)展起來(lai)的(de)。奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鑄(zhu)鋼(gang)(gang)也和奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)一(yi)樣,分(fen)為(wei)鉻鎳(nie)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鑄(zhu)鋼(gang)(gang)和無鎳(nie)、低鎳(nie)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鑄(zhu)鋼(gang)(gang)。
1. 鉻鎳奧氏體不銹鑄鋼的特性
鉻(ge)鎳奧氏(shi)體不銹鑄(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)具(ju)有(you)很高的(de)(de)耐(nai)蝕性(xing)(xing),與其(qi)他類(lei)(lei)不銹鑄(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)相比,其(qi)耐(nai)蝕性(xing)(xing)是(shi)(shi)最好的(de)(de)一類(lei)(lei)。該類(lei)(lei)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)具(ju)有(you)優良的(de)(de)韌性(xing)(xing)和塑性(xing)(xing),易(yi)于加工成各種(zhong)形狀的(de)(de)零件,在(zai)熱處理加熱時不發生 a→y 相變(bian),并具(ju)有(you)優良的(de)(de)焊接(jie)性(xing)(xing)。這類(lei)(lei)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)主要缺(que)點是(shi)(shi)價格(ge)較貴。但由(you)于它具(ju)有(you)最好的(de)(de)耐(nai)蝕性(xing)(xing),仍然是(shi)(shi)鑄(zhu)造(zao)不銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)中使(shi)用最廣泛(fan)的(de)(de)一類(lei)(lei)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)。國(guo)家標準中的(de)(de)14種(zhong)奧氏(shi)體不銹鑄(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)全部是(shi)(shi)鉻(ge)鎳奧氏(shi)體不銹鑄(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)。
2. 鉻錳氮奧氏體不(bu)銹鋼的(de)特性
鉻錳氮奧氏(shi)(shi)體(ti)不銹(xiu)鑄鋼是無(wu)鎳和低鎳奧氏(shi)(shi)體(ti)不銹(xiu)鑄鋼,雖然(ran)在新(xin)的國家標準(zhun)中沒有,但傳(chuan)統的奧氏(shi)(shi)體(ti)不銹(xiu)鑄鋼有 ZG10Cr17Mn13N、ZG10Cr17Mn13Mo2N、ZG10Cr17Mn13Mo2CuN、 ZG10Cr17Mn13Mo2Cu2N 和 ZG10Cr17MnNi3Mo3Cu2N 等。
該類鋼(gang)以(yi)強烈形成奧(ao)氏(shi)體(ti)元(yuan)素錳(meng)和氮取代高含(han)量的(de)鎳,并加入銀、銅等,以(yi)提高鋼(gang)的(de)耐蝕(shi)性。其(qi)耐蝕(shi)性略(lve)低于鉻鎳奧(ao)氏(shi)體(ti)不銹鑄(zhu)鋼(gang),但強度比鉻鎳奧(ao)氏(shi)體(ti)不銹鑄(zhu)鋼(gang)高。
鉻錳氮鑄造不(bu)銹鋼應進行(xing)1100℃水淬處理,使碳化(hua)物固(gu)溶以提(ti)高其耐蝕性。
金相組(zu)織(zhi)為奧氏體(ti)和少量鐵(tie)素體(ti)(5%~20%)的(de)復相組(zu)織(zhi)。鋼(gang)的(de)流動性(xing)好,鑄(zhu)(zhu)造時氣孔敏感性(xing)較(jiao)大(da),造型宜用(yong)干型,并用(yong)鉻礦砂、鋯砂等涂(tu)料。鋼(gang)的(de)鑄(zhu)(zhu)造體(ti)收(shou)(shou)縮較(jiao)大(da),如 ZG10Cr17Mn13Mo2Cu2N在(zai)1475℃澆注體(ti)積(ji)總收(shou)(shou)縮為5.7%。鑄(zhu)(zhu)造收(shou)(shou)縮率取2.2%~2.3%。這類(lei)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)的(de)焊接性(xing)良好,可在(zai)室(shi)溫(wen)下焊接。
