不銹(xiu)鋼的(de)零部件鑄造(zao)(zao)(zao)大多是(shi)采用電弧爐(lu)(lu)或感應爐(lu)(lu)冶煉，利用砂型(xing)、陶瓷型(xing)或熔模等各(ge)種(zhong)鑄造(zao)(zao)(zao)方(fang)法，直接(jie)(jie)鑄造(zao)(zao)(zao)出(chu)接(jie)(jie)近(jin)于成(cheng)(cheng)品形狀的(de)鑄件。相同成(cheng)(cheng)分(fen)的(de)材(cai)料直接(jie)(jie)鑄造(zao)(zao)(zao)成(cheng)(cheng)零部件可改善其某些性能(neng)，降低成(cheng)(cheng)本，簡(jian)化工(gong)藝，提高(gao)企(qi)業的(de)經濟(ji)效益。


  一般情況下，鑄造零部件(jian)與采用鍛、軋工藝生(sheng)產的(de)(de)零件(jian)相比，具有更(geng)高的(de)(de)抗(kang)冷、熱疲勞裂紋的(de)(de)性能。由于(yu)鑄造零件(jian)沒有明顯的(de)(de)組(zu)織方向性，所(suo)以不存(cun)在(zai)鍛、軋狀態的(de)(de)各(ge)向異性問題，因此在(zai)熱處(chu)理過程中，變形比較(jiao)(jiao)均(jun)勻，尺寸容易控(kong)制，加工余量較(jiao)(jiao)小。


  不銹(xiu)鋼鑄造(zao)工(gong)藝常常用(yong)于鑄造(zao)在腐蝕介質中工(gong)作的泵殼(ke)、閥、葉輪等，形狀(zhuang)復(fu)雜的零部件也(ye)廣泛采用(yong)鑄造(zao)不銹(xiu)鋼。


  用于耐腐蝕的鑄造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在12%(質量分數）以上，為的是在其鑄造表面形成鈍化膜，提高鋼的耐蝕性。碳含量對鋼的強度和耐蝕性影響很大，鑄造用不銹鋼的碳含量一般低于0.20%,有的低至0.03%。


 合(he)金在鑄造過程中表現出的性能主要(yao)有充型能力和收縮性。


  鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)是在(zai)凝固過程中不經歷共(gong)晶轉(zhuan)變(bian)的(de)(de)用(yong)于(yu)生產鑄(zhu)(zhu)件(jian)的(de)(de)鐵(tie)基合(he)金(jin)(jin)的(de)(de)總(zong)稱，是鑄(zhu)(zhu)造合(he)金(jin)(jin)的(de)(de)一(yi)種(zhong)(zhong)。鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)分為(wei)鑄(zhu)(zhu)造碳鋼(gang)(gang)、鑄(zhu)(zhu)造低合(he)金(jin)(jin)鋼(gang)(gang)和鑄(zhu)(zhu)造特種(zhong)(zhong)鋼(gang)(gang)三類。不銹鋼(gang)(gang)是其第三類，即鑄(zhu)(zhu)造特種(zhong)(zhong)鋼(gang)(gang)。為(wei)適應特殊需要(yao)(yao)而煉(lian)制的(de)(de)合(he)金(jin)(jin)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)，品種(zhong)(zhong)繁多(duo)，通常(chang)含有(you)一(yi)種(zhong)(zhong)或(huo)多(duo)種(zhong)(zhong)高含量(liang)的(de)(de)合(he)金(jin)(jin)元素(su)，以滿足獲(huo)得某種(zhong)(zhong)特殊性(xing)能的(de)(de)需要(yao)(yao)。例如(ru)，含錳(meng)11%~14%的(de)(de)高錳(meng)鋼(gang)(gang)，就具有(you)耐(nai)沖擊和耐(nai)磨損的(de)(de)性(xing)能，多(duo)用(yong)于(yu)礦山機(ji)械、工(gong)程機(ji)械的(de)(de)耐(nai)磨零件(jian)。以鉻或(huo)鉻－鎳(nie)為(wei)主要(yao)(yao)合(he)金(jin)(jin)元素(su)的(de)(de)各種(zhong)(zhong)不銹鋼(gang)(gang)，用(yong)于(yu)有(you)腐(fu)蝕或(huo)溫度在(zai)650℃以上的(de)(de)高溫環境中工(gong)作的(de)(de)零件(jian)，如(ru)化工(gong)用(yong)閥體(ti)、泵、容(rong)器或(huo)大容(rong)量(liang)電(dian)站的(de)(de)汽輪機(ji)殼體(ti)等。



1. 奧氏體不銹鋼鑄造


  鑄造奧氏體(ti)不銹鋼，由于其耐蝕性優于鑄造馬(ma)氏體(ti)不銹鋼和鑄造鐵(tie)素體不銹鋼，因而得到廣泛應用。國家標準 GB/T 2100-2002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為18-8型鋼，其含鉻約18%(質量分數）左右，含鎳8%~10%(質量分數），如 ZG03Cr18Ni10、ZG03Cr18Nil0N、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型鋼的基礎上發展起來的。奧氏體鑄造不銹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。


  a. 鉻-鎳奧氏體不銹鋼的(de)鑄造(zao)特性


  鉻－鎳奧(ao)(ao)氏(shi)體不(bu)(bu)銹鑄(zhu)鋼(gang)(gang)具(ju)有(you)(you)很高的(de)耐蝕性(xing)(xing)，與其他類(lei)(lei)不(bu)(bu)銹鑄(zhu)鋼(gang)(gang)相(xiang)(xiang)比，其耐蝕性(xing)(xing)是最(zui)好的(de)一類(lei)(lei)。該類(lei)(lei)鋼(gang)(gang)具(ju)有(you)(you)優良的(de)韌性(xing)(xing)和塑性(xing)(xing)，易于加(jia)工(gong)成各種形狀的(de)零件(jian)，在熱處(chu)理加(jia)熱時不(bu)(bu)發生(sheng)α=y相(xiang)(xiang)變，并具(ju)有(you)(you)優良的(de)焊接(jie)性(xing)(xing)。這類(lei)(lei)鋼(gang)(gang)的(de)主(zhu)要缺點(dian)是價(jia)格(ge)較貴。但由(you)于它具(ju)有(you)(you)最(zui)好的(de)耐蝕性(xing)(xing)，仍然是鑄(zhu)造不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)中使用最(zui)廣泛的(de)一類(lei)(lei)鋼(gang)(gang)。國家(jia)標準中的(de)14種奧(ao)(ao)氏(shi)體不(bu)(bu)銹鑄(zhu)鋼(gang)(gang)全部是鉻－鎳奧(ao)(ao)氏(shi)體不(bu)(bu)銹鑄(zhu)鋼(gang)(gang)。


  b. 鉻-錳-氮奧氏體不(bu)銹鑄鋼(gang)的特性(xing)


   鉻－錳－氮奧氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鑄(zhu)鋼是無鎳和(he)低鎳奧氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鑄(zhu)鋼，雖然在(zai)新的國家標準(zhun)中沒有，但傳(chuan)統的奧氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鑄(zhu)鋼有ZG10Cr17Mn13N、ZG10Cr17Mn13M02N、ZG10Cr17Mn13M02CuN、ZG10Cr17Mn13M02Cu2N和(he)ZG10Cr17MnNi3M03Cu2N等。


  該類鋼(gang)以強(qiang)(qiang)烈形(xing)成奧(ao)氏體的元(yuan)素錳和氮取代高含量(liang)的鎳(nie)，并(bing)加入(ru)鉬、銅(tong)等，以提高鋼(gang)的耐蝕(shi)性。其耐蝕(shi)性略低于鉻(ge)－鎳(nie)奧(ao)氏體不(bu)銹(xiu)鑄鋼(gang)，但強(qiang)(qiang)度(du)比(bi)鉻(ge)－鎳(nie)奧(ao)氏體不(bu)銹(xiu)鑄鋼(gang)高。


  鉻－錳－氮鑄(zhu)(zhu)(zhu)造不銹(xiu)鋼(gang)應進行1100℃水淬處理，使碳化(hua)物(wu)固溶(rong)以提高其耐蝕性(xing)(xing)金相組(zu)織為奧氏體(ti)和少量(liang)鐵素體(ti)（5%~20%)的(de)復相組(zu)織。鋼(gang)的(de)流動性(xing)(xing)好(hao)，鑄(zhu)(zhu)(zhu)造時氣孔敏感性(xing)(xing)較(jiao)(jiao)大，造型宜(yi)用(yong)干型，并用(yong)鉻礦(kuang)砂(sha)、鋯砂(sha)等涂料。鋼(gang)的(de)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造體(ti)收縮較(jiao)(jiao)大，如ZG10Cr17Mn13M02Cu2N在(zai)1475℃澆注(zhu)體(ti)積總收縮為5.7%,鑄(zhu)(zhu)(zhu)造收縮率取2.2%~2.3%.這類鑄(zhu)(zhu)(zhu)鋼(gang)的(de)焊接(jie)性(xing)(xing)良好(hao)，可在(zai)室(shi)溫下焊接(jie)。



2. 馬氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼鑄(zhu)造


  ZG15Cr12、ZG20Cr13、ZGCr12NiMo、ZGCr12Ni4(QT1)、ZGCr12Ni4(QT2)和(he)(he)ZGCr16Ni5Mo等馬(ma)氏體鑄(zhu)造(zao)不銹鑄(zhu)鋼耐大氣腐(fu)蝕性較(jiao)好，經(jing)熱處理和(he)(he)拋光(guang)后最穩定(ding)。ZG20Cr13鋼的耐蝕性和(he)(he)強度(du)、硬度(du)較(jiao)ZG15Cr12鋼稍高(gao)。這兩種(zhong)鑄(zhu)鋼及其他鑄(zhu)造(zao)馬(ma)氏體鋼，用(yong)于(yu)(yu)承受(shou)沖(chong)擊載荷和(he)(he)要(yao)求韌(ren)性，并在(zai)腐(fu)蝕性不強及常溫(wen)下的有機酸(suan)水(shui)(shui)溶(rong)液，或者要(yao)求防污染(ran)的介(jie)(jie)質中工作的零件。例(li)如在(zai)維尼綸(lun)工業(ye)中，可(ke)用(yong)于(yu)(yu)聚乙(yi)烯醇、醋(cu)酸(suan)乙(yi)烯、醋(cu)酸(suan)甲酯(zhi)、醋(cu)酸(suan)鈉溶(rong)液等介(jie)(jie)質；在(zai)尿素(su)工業(ye)中，可(ke)用(yong)于(yu)(yu)含硫化氫、尿素(su)母液等介(jie)(jie)質，也(ye)可(ke)用(yong)于(yu)(yu)制造(zao)水(shui)(shui)輪機轉輪（葉片）和(he)(he)水(shui)(shui)壓機閥等。


  鑄造馬氏體(ti)不(bu)銹鋼經調質(zhi)處理（1050℃水冷(leng)或油(you)淬，750℃回(hui)火(huo)）后得到鐵素(su)體(ti)和(he)索氏體(ti)組織。在調質(zhi)狀態下鑄件(jian)有較(jiao)好的(de)耐蝕(shi)性和(he)綜合力學(xue)性能(neng)。某些(xie)較(jiao)大的(de)復雜鑄件(jian)不(bu)宜調質(zhi)處理時，也(ye)可(ke)進行退(tui)火(huo)處理，退(tui)火(huo)后的(de)組織為(wei)鐵素(su)體(ti)和(he)珠(zhu)光體(ti)。ZG20Cr13鋼的(de)熔(rong)點為(wei)1480~1510℃,鑄造時流動性較(jiao)差(cha)，應(ying)(ying)提高(gao)澆(jiao)(jiao)注溫度(du)和(he)澆(jiao)(jiao)注速度(du)。焊接性尚可(ke)，焊補時應(ying)(ying)將鑄件(jian)預熱(re)到200~300℃,焊后應(ying)(ying)進行退(tui)火(huo)熱(re)處理。



3. 鐵素體不(bu)銹(xiu)鋼鑄造


典型鑄(zhu)造(zao)(zao)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)不銹(xiu)鋼ZG10Cr17具有良好的(de)(de)(de)耐酸(suan)性(xing)(xing)(xing)(xing)，其(qi)他(ta)類鑄(zhu)造(zao)(zao)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)不銹(xiu)鋼是在(zai)ZG10Cr17鋼的(de)(de)(de)基(ji)礎上適(shi)當加(jia)(jia)入(ru)鉬(mu)、硅、鈮等可提高鑄(zhu)鋼耐蝕性(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)元素(su)(su)，加(jia)(jia)入(ru)鈦(tai)可細化(hua)(hua)晶粒，加(jia)(jia)人稀土可改善鑄(zhu)造(zao)(zao)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。鐵(tie)素(su)(su)體(ti)鑄(zhu)造(zao)(zao)不銹(xiu)鑄(zhu)鋼在(zai)氧化(hua)(hua)性(xing)(xing)(xing)(xing)酸(suan)類，特別是硝(xiao)酸(suan)溶液中有良好的(de)(de)(de)耐蝕性(xing)(xing)(xing)(xing)；隨著鋼中鋁、鉬(mu)、硅、鈮等含量的(de)(de)(de)提高，耐蝕性(xing)(xing)(xing)(xing)增加(jia)(jia)。但是鑄(zhu)造(zao)(zao)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)不銹(xiu)鋼的(de)(de)(de)力學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)較差，特別是韌性(xing)(xing)(xing)(xing)低，只(zhi)適(shi)用(yong)于載荷(he)較低、無沖擊載荷(he)的(de)(de)(de)場合，影響了其(qi)應(ying)用(yong)。雖然在(zai)一些硝(xiao)酸(suan)生(sheng)產廠家仍(reng)在(zai)應(ying)用(yong)，但未納人新的(de)(de)(de)國家標準。


鑄造鐵(tie)素體不銹鋼大多在(zai)消除應(ying)(ying)力退火后(hou)(hou)使用，退火后(hou)(hou)的組織為鐵(tie)素體和碳(tan)化(hua)物，一般在(zai)750~800℃退火，爐(lu)冷到550℃出爐(lu)空冷。當加熱到850℃以上時(shi)，鋼有晶粒(li)強烈(lie)長(chang)大的傾向。在(zai)450~510℃長(chang)期加熱會產生475℃脆性(xing)。為了細化(hua)晶粒(li)，可(ke)在(zai)鋼中加入鈦、氮等元素。鋼的流(liu)動性(xing)隨碳(tan)、鉻、錳、硅含量的增加而(er)提(ti)高。焊(han)接(jie)性(xing)尚可(ke)，焊(han)補時(shi)鑄件應(ying)(ying)預熱到300~400℃,焊(han)后(hou)(hou)應(ying)(ying)進(jin)行退火熱處理。


鐵素體不(bu)銹鋼的(de)鑄造性能較差，鑄造收縮率一般為1.4%~1.6%,鑄造時(shi)晶(jing)粒粗大。鉻含量很高(gao)的(de)鐵素體不(bu)銹鋼，如(ru)2GCr28鋼鑄造時(shi)，鑄件的(de)熱裂傾向性大。