鑄造不銹鋼(gang)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(zao)的(de)零(ling)件一般比采用(yong)鍛軋工藝生產的(de)零(ling)件具有更高的(de)抗冷熱(re)疲勞(lao)裂紋的(de)性(xing)(xing)能。由于鑄造(zao)零(ling)件沒有明顯(xian)的(de)組織(zhi)方向(xiang)性(xing)(xing),不存在鍛軋態(tai)鋼的(de)各向(xiang)異性(xing)(xing)問題,因此在熱(re)處理過程中(zhong),變形(xing)比較均勻,尺寸容易控(kong)制(zhi),加工余量較小。
許(xu)多在腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)介質(zhi)中工作的(de)泵(beng)殼、閥、葉輪(lun)等形狀(zhuang)復雜的(de)零件(jian)廣泛(fan)采用鑄(zhu)造(zao)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)。耐腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)不銹(xiu)鑄(zhu)鋼(gang)(gang)的(de)化(hua)學成(cheng)分(fen)和普(pu)通不銹(xiu)鋼(gang)(gang)化(hua)學成(cheng)分(fen)稍異,鑄(zhu)造(zao)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)鉻含(han)量(質(zhi)量分(fen)數)在12%以上,在金屬表面形成(cheng)鈍化(hua)膜,提高鋼(gang)(gang)的(de)耐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)。碳(tan)含(han)量對(dui)鋼(gang)(gang)的(de)強度和耐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)影響很大(da),鑄(zhu)造(zao)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)碳(tan)含(han)量一般低(di)于0.20%,有(you)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(ma)氏體不銹鋼、鑄造鐵(tie)素體不銹(xiu)鋼(gang)和鑄造奧氏體不銹(xiu)鋼，浙江至德鋼業有限公司為您分別介紹。
一、鑄(zhu)造(zao)馬氏體不銹(xiu)鋼的特性(xing)
ZG15Cr12、ZG20Cr13、ZGCr12NiMo、ZGCr12Ni4(QT1)、ZGCr2Ni4 (QT2)和ZGCr16Ni5Mo等(deng)馬(ma)氏(shi)體不(bu)銹鑄鋼耐大氣腐蝕性較好,經熱處(chu)理和拋光后最(zui)穩定。
ZG20Cr13 鋼的耐蝕性(xing)和(he)強度、硬度較(jiao) ZG15Cr12 鋼稍(shao)高。這兩種鑄鋼及其(qi)他(ta)鑄造馬氏(shi)體鋼,用(yong)(yong)(yong)(yong)于(yu)承受沖(chong)擊載荷和(he)要(yao)求(qiu)韌性(xing),并(bing)在(zai)腐蝕性(xing)不(bu)強及常溫下的有機酸(suan)(suan)(suan)水溶液(ye),或(huo)者要(yao)求(qiu)防污染的介(jie)質中(zhong)工(gong)作的零件。例(li)如(ru)在(zai)維尼綸(lun)工(gong)業中(zhong),可用(yong)(yong)(yong)(yong)于(yu)聚乙烯醇、醋酸(suan)(suan)(suan)乙烯、醋酸(suan)(suan)(suan)甲(jia)酯、醋酸(suan)(suan)(suan)鈉溶液(ye)等介(jie)質;在(zai)尿(niao)(niao)素(su)工(gong)業中(zhong),可用(yong)(yong)(yong)(yong)于(yu)含硫化氫、尿(niao)(niao)素(su)母液(ye)等介(jie)質,也可用(yong)(yong)(yong)(yong)于(yu)制(zhi)造水輪機轉(zhuan)輪(葉(xie)片)和(he)水壓機閥等。
鑄造馬氏體(ti)不銹鋼(gang)經調(diao)質(zhi)處理(li)(li)(1050℃水(shui)冷或(huo)油淬(cui),750℃回火)后得到鐵素(su)體(ti)和(he)索氏體(ti)組織(zhi)(zhi)。在調(diao)質(zhi)狀態下鑄鋼(gang)有較(jiao)(jiao)好的耐蝕性(xing)和(he)綜(zong)合(he)力學性(xing)能。某些較(jiao)(jiao)大(da)的復(fu)雜鑄件(jian)(jian)不宜調(diao)質(zhi)處理(li)(li)時,也可進(jin)(jin)行退火處理(li)(li),退火后的組織(zhi)(zhi)為鐵素(su)體(ti)和(he)珠(zhu)光體(ti)。2G20Cr13 鋼(gang)的熔點(dian)為1480~1510℃,鑄造時流動性(xing)較(jiao)(jiao)差,應提高澆(jiao)注溫度和(he)澆(jiao)注速度。焊(han)接性(xing)尚可,焊(han)補(bu)時應將鑄件(jian)(jian)預熱(re)到200~300℃,焊(han)后應進(jin)(jin)行退火熱(re)處理(li)(li)。
二、鑄造鐵素體不(bu)銹(xiu)鋼的特性
典(dian)型鑄(zhu)造(zao)鐵素(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang) ZG10Cr17 具(ju)有良好的耐酸性(xing)(xing),其他類(lei)(lei)鑄(zhu)造(zao)鐵素(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)是在 ZG10Cr17 鋼(gang)的基礎(chu)上適當(dang)加(jia)(jia)入鉬、硅、鈮(ni)等可提(ti)(ti)高鑄(zhu)鋼(gang)的耐蝕性(xing)(xing)的元素(su),加(jia)(jia)入鈦(tai)可細化晶粒,加(jia)(jia)入稀土(tu)可改(gai)善(shan)鑄(zhu)造(zao)性(xing)(xing)能。鐵素(su)體(ti)(ti)鑄(zhu)造(zao)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鑄(zhu)鋼(gang)在氧化性(xing)(xing)酸類(lei)(lei),特別(bie)是硝酸溶液中有良好的耐蝕性(xing)(xing);隨(sui)著鋼(gang)中鋁(lv)、鋁(lv)、硅、鈮(ni)等含量的提(ti)(ti)高,耐蝕性(xing)(xing)增加(jia)(jia)。但(dan)是鑄(zhu)造(zao)鐵素(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的力學(xue)性(xing)(xing)能較差,特別(bie)是韌(ren)性(xing)(xing)低,只適用(yong)于載荷較低、無(wu)沖擊載荷的場合,影響了其應用(yong)。雖然在一些硝酸生產廠(chang)家仍(reng)在應用(yong),但(dan)未納入新的國(guo)家標準。
鑄造鐵(tie)(tie)素體(ti)不(bu)銹鋼(gang)大多在(zai)消(xiao)除應力退火后(hou)(hou)使用,退火后(hou)(hou)的組織為鐵(tie)(tie)素體(ti)和碳化物,一般在(zai) 750~800℃退火,爐(lu)(lu)冷到(dao)550℃出爐(lu)(lu)空冷。當加(jia)熱到(dao)850℃以上時,鋼(gang)有晶粒強烈長大傾向。在(zai)450~510℃長期加(jia)熱會產生475℃脆性。為了細化晶粒,可在(zai)鋼(gang)中加(jia)入(ru)鈦(tai)、氮等元(yuan)素。鋼(gang)的流(liu)動(dong)性隨碳、鉻、錳、硅含量的增加(jia)而(er)提高。焊(han)接性尚可,焊(han)補(bu)時鑄件應預熱到(dao)300~400℃,焊(han)后(hou)(hou)應進(jin)行退火熱處理(li)。
三、鑄造奧氏體不銹(xiu)鋼的特性
鑄(zhu)(zhu)(zhu)造奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang),由于(yu)其耐蝕(shi)性優(you)于(yu)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)和鑄(zhu)(zhu)(zhu)造鐵素體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang),因而得到廣泛應用。GB/T 2100-2002 國家標(biao)準(zhun)中的(de)20種耐蝕(shi)鑄(zhu)(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)中就有 14種,其產量(liang)及用量(liang)約占不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)鑄(zhu)(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)80%以上。經典(dian)的(de)第一(yi)代奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)稱18-8 鋼(gang)(gang)(gang),含(han)(han)鉻約 18%(質量(liang)分(fen)(fen)數)左右(you),含(han)(han)鎳(nie) 8%~10%(質量(liang)分(fen)(fen)數),如ZG03Cr18Ni10、ZG03Cr18Ni10N、ZG09Cr19Ni9、ZG08Cr19Ni10N 等(deng),是最(zui)典(dian)型最(zui)基本的(de)代表性鋼(gang)(gang)(gang)種,其他奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)均是在188鋼(gang)(gang)(gang)的(de)基礎上發展(zhan)起(qi)來的(de)。奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)也(ye)和奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)一(yi)樣,分(fen)(fen)為鉻鎳(nie)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)和無鎳(nie)、低鎳(nie)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)。
1. 鉻鎳奧氏(shi)體不銹(xiu)鑄鋼的特性
鉻鎳(nie)奧氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)具有很高的(de)(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)性(xing),與其他類不(bu)銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)相(xiang)比,其耐(nai)(nai)蝕(shi)性(xing)是(shi)最好的(de)(de)一類。該(gai)類鋼(gang)(gang)具有優(you)良(liang)(liang)的(de)(de)韌性(xing)和塑(su)性(xing),易于加(jia)工成各種形狀的(de)(de)零(ling)件(jian),在熱(re)處(chu)理加(jia)熱(re)時不(bu)發生 a→y 相(xiang)變,并具有優(you)良(liang)(liang)的(de)(de)焊接性(xing)。這類鋼(gang)(gang)的(de)(de)主(zhu)要(yao)缺點是(shi)價格較貴(gui)。但(dan)由于它具有最好的(de)(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)性(xing),仍然是(shi)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong)使用最廣泛(fan)的(de)(de)一類鋼(gang)(gang)。國家標準中(zhong)的(de)(de)14種奧氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)全部(bu)是(shi)鉻鎳(nie)奧氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)。
2. 鉻錳氮奧氏體不(bu)銹鋼的(de)特性
鉻(ge)錳氮奧(ao)氏體不銹(xiu)鑄鋼(gang)是無鎳(nie)和低鎳(nie)奧(ao)氏體不銹(xiu)鑄鋼(gang),雖然在新的國(guo)家(jia)標(biao)準中沒有,但傳統的奧(ao)氏體不銹(xiu)鑄鋼(gang)有 ZG10Cr17Mn13N、ZG10Cr17Mn13Mo2N、ZG10Cr17Mn13Mo2CuN、 ZG10Cr17Mn13Mo2Cu2N 和 ZG10Cr17MnNi3Mo3Cu2N 等(deng)。
該類鋼(gang)(gang)(gang)以(yi)(yi)強(qiang)烈形成奧(ao)氏(shi)體(ti)元素錳和氮取代(dai)高(gao)含量的(de)鎳(nie),并加入銀(yin)、銅等,以(yi)(yi)提高(gao)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)耐蝕性。其(qi)耐蝕性略低于鉻(ge)鎳(nie)奧(ao)氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鑄鋼(gang)(gang)(gang),但強(qiang)度比鉻(ge)鎳(nie)奧(ao)氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鑄鋼(gang)(gang)(gang)高(gao)。
鉻錳氮鑄造不銹鋼應進行1100℃水(shui)淬處(chu)理,使碳化(hua)物固溶以提高其耐蝕性。
金相(xiang)組(zu)織為(wei)奧氏體和(he)少(shao)量鐵(tie)素體(5%~20%)的(de)復(fu)相(xiang)組(zu)織。鋼的(de)流(liu)動(dong)性(xing)好(hao)(hao),鑄(zhu)造時氣孔敏感性(xing)較(jiao)大,造型宜用干型,并用鉻(ge)礦砂、鋯砂等涂料。鋼的(de)鑄(zhu)造體收(shou)縮(suo)較(jiao)大,如 ZG10Cr17Mn13Mo2Cu2N在(zai)1475℃澆注體積總收(shou)縮(suo)為(wei)5.7%。鑄(zhu)造收(shou)縮(suo)率取2.2%~2.3%。這類(lei)鑄(zhu)鋼的(de)焊(han)接(jie)性(xing)良好(hao)(hao),可在(zai)室溫(wen)下(xia)焊(han)接(jie)。
