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(zao)(zao)的(de)零(ling)件(jian)(jian)一般比采(cai)用(yong)鍛軋(ya)(ya)工藝生產的(de)零(ling)件(jian)(jian)具有(you)更高的(de)抗冷熱(re)疲勞裂紋的(de)性(xing)(xing)能。由于鑄(zhu)造(zao)(zao)零(ling)件(jian)(jian)沒有(you)明顯的(de)組織方向性(xing)(xing),不存在(zai)鍛軋(ya)(ya)態鋼的(de)各向異性(xing)(xing)問題,因此在(zai)熱(re)處理過程中,變形比較(jiao)均(jun)勻,尺(chi)寸容易控(kong)制,加工余量較(jiao)小。
許(xu)多在腐(fu)蝕(shi)介質中(zhong)工作的(de)泵殼、閥、葉輪(lun)等形狀復雜(za)的(de)零件廣泛采用鑄(zhu)造(zao)不(bu)銹鋼(gang)。耐腐(fu)蝕(shi)不(bu)銹鑄(zhu)鋼(gang)的(de)化(hua)學成分(fen)和普通不(bu)銹鋼(gang)化(hua)學成分(fen)稍(shao)異,鑄(zhu)造(zao)不(bu)銹鋼(gang)的(de)鉻含量(liang)(質量(liang)分(fen)數)在12%以上,在金屬(shu)表面形成鈍(dun)化(hua)膜,提高鋼(gang)的(de)耐蝕(shi)性。碳(tan)含量(liang)對鋼(gang)的(de)強度和耐蝕(shi)性影(ying)響很大,鑄(zhu)造(zao)不(bu)銹鋼(gang)的(de)碳(tan)含量(liang)一般低(di)(di)于0.20%,有的(de)低(di)(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、鑄造鐵素體不銹(xiu)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、鑄造馬氏體不銹鋼的特(te)性
ZG15Cr12、ZG20Cr13、ZGCr12NiMo、ZGCr12Ni4(QT1)、ZGCr2Ni4 (QT2)和(he)ZGCr16Ni5Mo等馬氏體不銹(xiu)鑄鋼耐大氣(qi)腐蝕性(xing)較好,經熱處(chu)理和(he)拋光(guang)后(hou)最(zui)穩(wen)定。
ZG20Cr13 鋼的(de)耐蝕性和強度、硬度較 ZG15Cr12 鋼稍(shao)高。這兩種鑄鋼及其他鑄造馬氏(shi)體鋼,用(yong)(yong)(yong)于(yu)承受沖擊載荷和要求韌性,并在腐蝕性不強及常(chang)溫(wen)下的(de)有機(ji)(ji)酸(suan)水(shui)溶液(ye)(ye),或者要求防污(wu)染的(de)介質中(zhong)工作的(de)零件。例如在維尼綸(lun)工業中(zhong),可用(yong)(yong)(yong)于(yu)聚乙烯(xi)醇、醋(cu)酸(suan)乙烯(xi)、醋(cu)酸(suan)甲酯、醋(cu)酸(suan)鈉溶液(ye)(ye)等(deng)介質;在尿素(su)(su)工業中(zhong),可用(yong)(yong)(yong)于(yu)含硫化氫(qing)、尿素(su)(su)母液(ye)(ye)等(deng)介質,也可用(yong)(yong)(yong)于(yu)制造水(shui)輪機(ji)(ji)轉輪(葉片)和水(shui)壓機(ji)(ji)閥等(deng)。
鑄(zhu)(zhu)造(zao)馬氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹鋼經調質處(chu)理(li)(1050℃水冷或油(you)淬(cui),750℃回火(huo))后(hou)得(de)到鐵素體(ti)(ti)和(he)(he)索氏(shi)體(ti)(ti)組織。在調質狀態下鑄(zhu)(zhu)鋼有較(jiao)好的(de)耐蝕性(xing)(xing)和(he)(he)綜合力學性(xing)(xing)能。某(mou)些較(jiao)大的(de)復雜(za)鑄(zhu)(zhu)件不(bu)宜調質處(chu)理(li)時,也可進(jin)(jin)行(xing)(xing)退火(huo)處(chu)理(li),退火(huo)后(hou)的(de)組織為(wei)鐵素體(ti)(ti)和(he)(he)珠(zhu)光體(ti)(ti)。2G20Cr13 鋼的(de)熔點(dian)為(wei)1480~1510℃,鑄(zhu)(zhu)造(zao)時流動性(xing)(xing)較(jiao)差,應(ying)提高澆注溫度和(he)(he)澆注速度。焊接性(xing)(xing)尚可,焊補時應(ying)將鑄(zhu)(zhu)件預熱(re)(re)到200~300℃,焊后(hou)應(ying)進(jin)(jin)行(xing)(xing)退火(huo)熱(re)(re)處(chu)理(li)。
二(er)、鑄造鐵素(su)體(ti)不銹(xiu)鋼的特性(xing)
典型鑄(zhu)造(zao)鐵素(su)體(ti)(ti)不(bu)銹鋼 ZG10Cr17 具有(you)(you)良(liang)(liang)好的耐(nai)(nai)酸性(xing)(xing),其他類鑄(zhu)造(zao)鐵素(su)體(ti)(ti)不(bu)銹鋼是在(zai)(zai) ZG10Cr17 鋼的基礎上(shang)適(shi)當(dang)加(jia)入(ru)鉬(mu)、硅、鈮等(deng)可提高鑄(zhu)鋼的耐(nai)(nai)蝕性(xing)(xing)的元素(su),加(jia)入(ru)鈦可細化晶(jing)粒,加(jia)入(ru)稀土可改善鑄(zhu)造(zao)性(xing)(xing)能。鐵素(su)體(ti)(ti)鑄(zhu)造(zao)不(bu)銹鑄(zhu)鋼在(zai)(zai)氧化性(xing)(xing)酸類,特(te)別(bie)是硝酸溶液中有(you)(you)良(liang)(liang)好的耐(nai)(nai)蝕性(xing)(xing);隨著鋼中鋁(lv)、鋁(lv)、硅、鈮等(deng)含(han)量(liang)的提高,耐(nai)(nai)蝕性(xing)(xing)增(zeng)加(jia)。但(dan)是鑄(zhu)造(zao)鐵素(su)體(ti)(ti)不(bu)銹鋼的力學性(xing)(xing)能較差,特(te)別(bie)是韌性(xing)(xing)低,只適(shi)用于載(zai)荷較低、無沖擊載(zai)荷的場合,影(ying)響(xiang)了其應(ying)(ying)用。雖然在(zai)(zai)一些硝酸生產廠家(jia)(jia)仍(reng)在(zai)(zai)應(ying)(ying)用,但(dan)未(wei)納入(ru)新的國家(jia)(jia)標準(zhun)。
鑄造鐵(tie)(tie)素體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)大多(duo)在(zai)消除應(ying)力退火(huo)后(hou)(hou)使用(yong),退火(huo)后(hou)(hou)的(de)組織為(wei)鐵(tie)(tie)素體和碳化物(wu),一(yi)般在(zai) 750~800℃退火(huo),爐冷(leng)到(dao)550℃出爐空冷(leng)。當加熱(re)(re)到(dao)850℃以(yi)上(shang)時,鋼(gang)(gang)有晶粒強(qiang)烈長大傾(qing)向(xiang)。在(zai)450~510℃長期加熱(re)(re)會產(chan)生(sheng)475℃脆性。為(wei)了(le)細化晶粒,可在(zai)鋼(gang)(gang)中加入鈦、氮等元素。鋼(gang)(gang)的(de)流(liu)動性隨碳、鉻(ge)、錳(meng)、硅含量的(de)增加而提高。焊(han)接性尚可,焊(han)補(bu)時鑄件應(ying)預熱(re)(re)到(dao)300~400℃,焊(han)后(hou)(hou)應(ying)進(jin)行退火(huo)熱(re)(re)處理。
三、鑄造奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼的特性
鑄(zhu)(zhu)造(zao)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼,由于其耐蝕性優于鑄(zhu)(zhu)造(zao)馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼和鑄(zhu)(zhu)造(zao)鐵素體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼,因而(er)得到廣泛應用(yong)。GB/T 2100-2002 國家(jia)標準(zhun)中的(de)20種(zhong)耐蝕鑄(zhu)(zhu)鋼中就有 14種(zhong),其產量及用(yong)量約(yue)占不(bu)(bu)銹(xiu)鋼鑄(zhu)(zhu)鋼的(de)80%以上。經(jing)典(dian)的(de)第一代(dai)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼稱18-8 鋼,含鉻約(yue) 18%(質量分數(shu)(shu))左右,含鎳(nie) 8%~10%(質量分數(shu)(shu)),如ZG03Cr18Ni10、ZG03Cr18Ni10N、ZG09Cr19Ni9、ZG08Cr19Ni10N 等,是(shi)最典(dian)型最基本(ben)的(de)代(dai)表性鋼種(zhong),其他(ta)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼均是(shi)在188鋼的(de)基礎上發展起來的(de)。奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼也和奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼一樣,分為鉻鎳(nie)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼和無鎳(nie)、低鎳(nie)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼。
1. 鉻鎳(nie)奧(ao)氏體不銹鑄鋼的特(te)性
鉻鎳(nie)奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)具有(you)很高的(de)(de)耐蝕性(xing)(xing),與其(qi)他類(lei)(lei)不(bu)銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)相比,其(qi)耐蝕性(xing)(xing)是最(zui)好的(de)(de)一類(lei)(lei)。該類(lei)(lei)鋼(gang)具有(you)優良的(de)(de)韌性(xing)(xing)和塑性(xing)(xing),易于加工(gong)成各種形狀的(de)(de)零件(jian),在熱(re)處理加熱(re)時不(bu)發生 a→y 相變,并具有(you)優良的(de)(de)焊接性(xing)(xing)。這類(lei)(lei)鋼(gang)的(de)(de)主要缺(que)點是價格較貴。但由(you)于它具有(you)最(zui)好的(de)(de)耐蝕性(xing)(xing),仍然是鑄(zhu)(zhu)造不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中使用最(zui)廣泛(fan)的(de)(de)一類(lei)(lei)鋼(gang)。國家標準(zhun)中的(de)(de)14種奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)全(quan)部是鉻鎳(nie)奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)。
2. 鉻錳(meng)氮(dan)奧氏體不銹鋼的特性
鉻(ge)錳氮奧氏體(ti)不(bu)銹鑄(zhu)鋼是無鎳(nie)(nie)和(he)低(di)鎳(nie)(nie)奧氏體(ti)不(bu)銹鑄(zhu)鋼,雖(sui)然在新的國家(jia)標準中(zhong)沒有(you),但傳(chuan)統的奧氏體(ti)不(bu)銹鑄(zhu)鋼有(you) ZG10Cr17Mn13N、ZG10Cr17Mn13Mo2N、ZG10Cr17Mn13Mo2CuN、 ZG10Cr17Mn13Mo2Cu2N 和(he) ZG10Cr17MnNi3Mo3Cu2N 等。
該類鋼(gang)(gang)(gang)以(yi)強烈(lie)形成奧氏體(ti)(ti)元素(su)錳和(he)氮取代高(gao)含量的(de)鎳(nie),并加入銀、銅等,以(yi)提高(gao)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)耐蝕(shi)性。其耐蝕(shi)性略(lve)低于鉻鎳(nie)奧氏體(ti)(ti)不銹鑄鋼(gang)(gang)(gang),但強度比鉻鎳(nie)奧氏體(ti)(ti)不銹鑄鋼(gang)(gang)(gang)高(gao)。
鉻(ge)錳(meng)氮(dan)鑄造(zao)不銹鋼應進行1100℃水淬處理(li),使(shi)碳化物固溶以提(ti)高其(qi)耐蝕性。
金相組(zu)織為(wei)奧氏(shi)體(ti)(ti)和少量鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(5%~20%)的(de)復(fu)相組(zu)織。鋼的(de)流動性(xing)好,鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)時氣(qi)孔敏感性(xing)較大,造(zao)(zao)型宜(yi)用(yong)干型,并用(yong)鉻礦砂(sha)、鋯砂(sha)等(deng)涂料(liao)。鋼的(de)鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)體(ti)(ti)收縮較大,如 ZG10Cr17Mn13Mo2Cu2N在1475℃澆注體(ti)(ti)積(ji)總收縮為(wei)5.7%。鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)收縮率(lv)取2.2%~2.3%。這(zhe)類(lei)鑄(zhu)(zhu)鋼的(de)焊(han)接性(xing)良好,可在室溫下焊(han)接。
