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)造的(de)(de)零(ling)件(jian)一般比(bi)采用鍛軋工(gong)藝(yi)生產的(de)(de)零(ling)件(jian)具有更高的(de)(de)抗冷熱疲(pi)勞裂(lie)紋的(de)(de)性能。由于鑄(zhu)造零(ling)件(jian)沒有明顯(xian)的(de)(de)組織(zhi)方向性,不存在(zai)鍛軋態鋼的(de)(de)各(ge)向異性問題,因此在(zai)熱處理過程中,變形比(bi)較(jiao)均(jun)勻(yun),尺寸(cun)容(rong)易控制,加工(gong)余量較(jiao)小(xiao)。
許多在腐蝕(shi)(shi)介質(zhi)中工作的(de)泵殼、閥、葉輪等(deng)形(xing)(xing)狀復雜的(de)零件廣泛采(cai)用鑄造(zao)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼。耐(nai)腐蝕(shi)(shi)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鑄鋼的(de)化學成(cheng)分和普通不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼化學成(cheng)分稍異,鑄造(zao)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的(de)鉻含(han)量(liang)(質(zhi)量(liang)分數)在12%以上,在金屬表面形(xing)(xing)成(cheng)鈍化膜,提高(gao)鋼的(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)。碳含(han)量(liang)對(dui)鋼的(de)強度和耐(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)影響很大,鑄造(zao)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的(de)碳含(han)量(liang)一(yi)般低(di)于0.20%,有的(de)低(di)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(gang)，浙江至德鋼業有限公司為您分別介紹。
一、鑄(zhu)造馬氏(shi)體不銹鋼的(de)特性
ZG15Cr12、ZG20Cr13、ZGCr12NiMo、ZGCr12Ni4(QT1)、ZGCr2Ni4 (QT2)和ZGCr16Ni5Mo等馬氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鑄鋼(gang)耐(nai)大氣腐蝕性較好,經熱處理和拋光(guang)后最(zui)穩定。
ZG20Cr13 鋼的耐蝕性和強(qiang)度(du)、硬度(du)較 ZG15Cr12 鋼稍高。這(zhe)兩種鑄鋼及其他鑄造(zao)馬(ma)氏體(ti)鋼,用于承受沖擊(ji)載荷和要求韌性,并在腐蝕性不強(qiang)及常(chang)溫下的有機酸(suan)水溶液,或者要求防(fang)污染的介(jie)(jie)(jie)質(zhi)中(zhong)(zhong)(zhong)工(gong)作(zuo)的零件。例如在維尼綸工(gong)業(ye)中(zhong)(zhong)(zhong),可(ke)用于聚乙烯醇(chun)、醋酸(suan)乙烯、醋酸(suan)甲酯(zhi)、醋酸(suan)鈉溶液等(deng)(deng)介(jie)(jie)(jie)質(zhi);在尿素工(gong)業(ye)中(zhong)(zhong)(zhong),可(ke)用于含(han)硫化氫、尿素母液等(deng)(deng)介(jie)(jie)(jie)質(zhi),也可(ke)用于制造(zao)水輪(lun)機轉(zhuan)輪(lun)(葉(xie)片)和水壓機閥等(deng)(deng)。
鑄(zhu)造(zao)馬氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)經(jing)調質(zhi)處(chu)理(li)(li)(1050℃水冷或油淬,750℃回火)后(hou)得(de)到(dao)鐵素(su)體(ti)和(he)索氏體(ti)組(zu)織。在調質(zhi)狀態(tai)下鑄(zhu)鋼(gang)有較(jiao)好的耐(nai)蝕性(xing)和(he)綜合力學性(xing)能。某些較(jiao)大(da)的復雜鑄(zhu)件不(bu)宜調質(zhi)處(chu)理(li)(li)時(shi)(shi),也可進行退(tui)火處(chu)理(li)(li),退(tui)火后(hou)的組(zu)織為(wei)鐵素(su)體(ti)和(he)珠光體(ti)。2G20Cr13 鋼(gang)的熔(rong)點為(wei)1480~1510℃,鑄(zhu)造(zao)時(shi)(shi)流動性(xing)較(jiao)差(cha),應提高澆注溫度(du)和(he)澆注速度(du)。焊接(jie)性(xing)尚可,焊補時(shi)(shi)應將鑄(zhu)件預熱到(dao)200~300℃,焊后(hou)應進行退(tui)火熱處(chu)理(li)(li)。
二、鑄(zhu)造鐵素體不(bu)銹鋼(gang)的(de)特性
典型鑄(zhu)(zhu)造(zao)鐵素體(ti)不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼 ZG10Cr17 具有良(liang)好的(de)耐酸性(xing)(xing)(xing),其(qi)他類(lei)鑄(zhu)(zhu)造(zao)鐵素體(ti)不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼是(shi)在 ZG10Cr17 鋼的(de)基(ji)礎上(shang)適當(dang)加入(ru)(ru)鉬(mu)、硅、鈮等可提(ti)高(gao)鑄(zhu)(zhu)鋼的(de)耐蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)的(de)元素,加入(ru)(ru)鈦可細化(hua)晶(jing)粒(li),加入(ru)(ru)稀土可改善鑄(zhu)(zhu)造(zao)性(xing)(xing)(xing)能。鐵素體(ti)鑄(zhu)(zhu)造(zao)不銹(xiu)(xiu)(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼在氧化(hua)性(xing)(xing)(xing)酸類(lei),特(te)(te)別是(shi)硝(xiao)酸溶(rong)液(ye)中(zhong)有良(liang)好的(de)耐蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing);隨(sui)著鋼中(zhong)鋁、鋁、硅、鈮等含量(liang)的(de)提(ti)高(gao),耐蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)增加。但(dan)是(shi)鑄(zhu)(zhu)造(zao)鐵素體(ti)不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼的(de)力學性(xing)(xing)(xing)能較(jiao)差,特(te)(te)別是(shi)韌性(xing)(xing)(xing)低(di),只(zhi)適用于(yu)載(zai)荷(he)較(jiao)低(di)、無沖(chong)擊載(zai)荷(he)的(de)場合,影響(xiang)了其(qi)應用。雖然(ran)在一些硝(xiao)酸生產(chan)廠家仍在應用,但(dan)未納入(ru)(ru)新的(de)國家標準。
鑄(zhu)(zhu)造鐵素體不(bu)銹鋼大多(duo)在消除應力退(tui)火(huo)(huo)后(hou)(hou)使用,退(tui)火(huo)(huo)后(hou)(hou)的(de)組織為(wei)鐵素體和(he)碳化物,一(yi)般在 750~800℃退(tui)火(huo)(huo),爐冷(leng)到550℃出爐空冷(leng)。當加熱(re)(re)到850℃以上時,鋼有晶粒強烈長(chang)大傾向。在450~510℃長(chang)期加熱(re)(re)會產生475℃脆(cui)性(xing)。為(wei)了細(xi)化晶粒,可在鋼中加入鈦、氮等元素。鋼的(de)流(liu)動性(xing)隨碳、鉻、錳、硅含(han)量的(de)增加而提高。焊(han)接性(xing)尚可,焊(han)補時鑄(zhu)(zhu)件應預(yu)熱(re)(re)到300~400℃,焊(han)后(hou)(hou)應進行(xing)退(tui)火(huo)(huo)熱(re)(re)處理。
三(san)、鑄(zhu)造(zao)奧氏體不銹鋼的(de)特性(xing)
鑄(zhu)(zhu)造奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang),由于其耐蝕性(xing)優于鑄(zhu)(zhu)造馬氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)和(he)鑄(zhu)(zhu)造鐵素體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang),因而得到廣泛應用。GB/T 2100-2002 國家標準中的(de)(de)20種(zhong)耐蝕鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)中就(jiu)有 14種(zhong),其產量(liang)及用量(liang)約占不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)80%以上(shang)。經典(dian)的(de)(de)第一代奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)稱18-8 鋼(gang)(gang)(gang),含鉻(ge)約 18%(質量(liang)分數)左右,含鎳(nie)(nie) 8%~10%(質量(liang)分數),如ZG03Cr18Ni10、ZG03Cr18Ni10N、ZG09Cr19Ni9、ZG08Cr19Ni10N 等,是最典(dian)型最基本的(de)(de)代表性(xing)鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong),其他(ta)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)均是在188鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)基礎上(shang)發展起來的(de)(de)。奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)也和(he)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)一樣,分為鉻(ge)鎳(nie)(nie)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)和(he)無鎳(nie)(nie)、低鎳(nie)(nie)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)。
1. 鉻鎳(nie)奧氏體不(bu)銹鑄鋼的特性(xing)
鉻鎳奧(ao)氏體不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鑄鋼(gang)具(ju)有(you)很高的(de)(de)耐蝕性(xing),與其他類(lei)(lei)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鑄鋼(gang)相(xiang)比,其耐蝕性(xing)是(shi)最好的(de)(de)一類(lei)(lei)。該類(lei)(lei)鋼(gang)具(ju)有(you)優(you)良的(de)(de)韌性(xing)和塑(su)性(xing),易于加(jia)工成(cheng)各種形狀的(de)(de)零件,在(zai)熱處理加(jia)熱時不(bu)(bu)發生(sheng) a→y 相(xiang)變(bian),并(bing)具(ju)有(you)優(you)良的(de)(de)焊接性(xing)。這類(lei)(lei)鋼(gang)的(de)(de)主(zhu)要缺點是(shi)價格(ge)較(jiao)貴(gui)。但(dan)由于它具(ju)有(you)最好的(de)(de)耐蝕性(xing),仍然是(shi)鑄造(zao)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)中使用最廣泛的(de)(de)一類(lei)(lei)鋼(gang)。國家標準(zhun)中的(de)(de)14種奧(ao)氏體不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鑄鋼(gang)全部是(shi)鉻鎳奧(ao)氏體不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鑄鋼(gang)。
2. 鉻錳(meng)氮奧氏體不銹鋼的特(te)性
鉻錳氮奧氏(shi)體(ti)不銹鑄(zhu)鋼是無鎳和(he)低鎳奧氏(shi)體(ti)不銹鑄(zhu)鋼,雖然在新的國家(jia)標準中沒有,但傳統(tong)的奧氏(shi)體(ti)不銹鑄(zhu)鋼有 ZG10Cr17Mn13N、ZG10Cr17Mn13Mo2N、ZG10Cr17Mn13Mo2CuN、 ZG10Cr17Mn13Mo2Cu2N 和(he) ZG10Cr17MnNi3Mo3Cu2N 等。
該類鋼(gang)以強(qiang)烈形成奧(ao)(ao)(ao)氏體元素錳(meng)和氮取代高(gao)含量的鎳(nie),并(bing)加入(ru)銀、銅等(deng),以提高(gao)鋼(gang)的耐蝕性。其耐蝕性略低于鉻鎳(nie)奧(ao)(ao)(ao)氏體不銹鑄鋼(gang),但強(qiang)度比鉻鎳(nie)奧(ao)(ao)(ao)氏體不銹鑄鋼(gang)高(gao)。
鉻(ge)錳氮鑄造不銹鋼應(ying)進行1100℃水淬處(chu)理,使(shi)碳化(hua)物固(gu)溶以提高(gao)其(qi)耐蝕性。
金相組織為(wei)奧氏體(ti)(ti)和少量鐵素體(ti)(ti)(5%~20%)的(de)復相組織。鋼(gang)(gang)的(de)流(liu)動性好,鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)時氣(qi)孔敏感性較大(da),造(zao)(zao)型(xing)(xing)宜用干型(xing)(xing),并用鉻礦砂、鋯砂等涂料。鋼(gang)(gang)的(de)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)體(ti)(ti)收縮(suo)較大(da),如 ZG10Cr17Mn13Mo2Cu2N在(zai)(zai)1475℃澆(jiao)注體(ti)(ti)積總收縮(suo)為(wei)5.7%。鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)收縮(suo)率取2.2%~2.3%。這類鑄(zhu)(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)的(de)焊接性良好,可在(zai)(zai)室溫下(xia)焊接。
