不銹鋼的(de)鑄(zhu)造(zao)零(ling)部(bu)件是采(cai)用電弧(hu)爐(lu)(lu)或感(gan)應(ying)爐(lu)(lu)冶(ye)煉,利用砂型、陶瓷型或熔模等各種(zhong)鑄(zhu)造(zao)方法直(zhi)接鑄(zhu)造(zao)出接近于成品形(xing)狀的(de)鑄(zhu)件。相(xiang)同成分(fen)的(de)材料直(zhi)接鑄(zhu)造(zao)成零(ling)部(bu)件可(ke)改善某(mou)些性能,降低成本,簡化工藝,提(ti)高企業(ye)的(de)經濟效益。


  不銹鋼鑄造加工工藝常常用于在腐蝕介質中工作的泵殼、閥、葉輪等,形狀復雜的零部件廣泛采用的鑄造不銹鋼(gang)。用于耐腐蝕鑄造的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(質量分數)在12%以上,在金屬表面形成鈍化膜,提高鋼的耐蝕性。碳含量對鋼的強度和耐蝕性影響很大,鑄造不銹鋼的碳含量一般低于0.20%,有的低至0.03%。


  不(bu)銹鋼的鑄(zhu)造(zao)性能是(shi)指氧(yang)化(hua)性、吸氣(qi)性、流動性、收縮、偏析(xi)等(deng)。如果(guo)熔(rong)化(hua)時合(he)金不(bu)易(yi)(yi)氧(yang)化(hua)、熔(rong)液不(bu)易(yi)(yi)吸氣(qi),澆(jiao)注時合(he)金熔(rong)液容易(yi)(yi)充(chong)滿型腔;凝固時鑄(zhu)件不(bu)易(yi)(yi)產生縮孔,而且化(hua)學(xue)成分(fen)均(jun)勻;冷卻時鑄(zhu)件就不(bu)會發生變形(xing)和開裂,這樣的不(bu)銹鋼就被認為是(shi)具(ju)有良(liang)好的鑄(zhu)造(zao)性能。


  不銹鋼(gang)在鑄(zhu)造過程中表現出來(lai)的性能主要有充型能力和收縮性。


一、奧氏體不(bu)銹鋼的鑄造(zao)


   鑄造奧氏體不銹(xiu)鋼,由于其耐蝕性優于鑄造馬氏體(ti)不(bu)銹鋼和鑄造鐵(tie)素(su)體不銹鋼,因而得到廣泛應用。GB/T 2100-2002國家標準中的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稱18-8鋼,含鉻18%左右,含鎳8%~10%,如 ZG03Cr18Ni10、ZG03Cr18Ni10N、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鋼的基礎上發展起來的。奧氏體不銹鑄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。


 1. 鉻鎳(nie)奧氏(shi)體不銹鋼的鑄造特(te)性


   鉻鎳奧氏(shi)體不銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)具(ju)(ju)有(you)很高的(de)(de)(de)(de)耐蝕性,與其他類不銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)相比,其耐蝕性是(shi)最(zui)(zui)好(hao)的(de)(de)(de)(de)一類。該類鋼(gang)(gang)(gang)(gang)具(ju)(ju)有(you)優(you)良的(de)(de)(de)(de)韌性和塑性,易于加工成(cheng)各種(zhong)形狀的(de)(de)(de)(de)零件,在熱(re)處(chu)理(li)加熱(re)時不發生α→γ相變,并具(ju)(ju)有(you)優(you)良的(de)(de)(de)(de)焊接性。這類鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)主要缺點是(shi)價(jia)格(ge)較貴。但由于它具(ju)(ju)有(you)最(zui)(zui)好(hao)的(de)(de)(de)(de)耐蝕性,仍然(ran)是(shi)鑄(zhu)(zhu)造不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中使(shi)用最(zui)(zui)廣泛的(de)(de)(de)(de)一類鋼(gang)(gang)(gang)(gang)。國家標(biao)準(zhun)中的(de)(de)(de)(de)14種(zhong)奧氏(shi)體不銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)全(quan)部(bu)是(shi)鉻鎳奧氏(shi)體不銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)。


 2. 鉻(ge)錳氮(dan)奧氏體不銹(xiu)鑄(zhu)鋼的(de)特性(xing)


   鉻錳氮奧(ao)(ao)氏體不銹鑄鋼(gang)(gang)是無鎳(nie)和低鎳(nie)奧(ao)(ao)氏體不銹鑄鋼(gang)(gang),雖然(ran)在(zai)新的國家標準(zhun)中沒有(you),但(dan)傳(chuan)統的奧(ao)(ao)氏體不銹鑄鋼(gang)(gang)有(you)ZG10Cr17Mn13N、ZG10Cr17Mn13Mo2N、ZG10Cr17Mn13Mo2CuN、ZG10Cr17Mn13Mo2Cu2N和ZG10Cr17MnNi3Mo3Cu2N等。


   該(gai)類鋼(gang)以強烈形成奧氏體(ti)元素錳(meng)和氮取代高(gao)含量的(de)鎳,并加入鉬(mu)、銅等(deng),以提(ti)高(gao)鋼(gang)的(de)耐蝕性(xing)。其耐蝕性(xing)略(lve)低于鉻(ge)鎳奧氏體(ti)不銹(xiu)鑄(zhu)鋼(gang),但強度比(bi)鉻(ge)鎳奧氏體(ti)不銹(xiu)鑄(zhu)鋼(gang)高(gao)。


   鉻錳氮鑄造(zao)不銹鋼應進(jin)行1100℃水淬處理,使碳化物固溶以(yi)提(ti)高其耐蝕性金相(xiang)組(zu)織(zhi)為(wei)奧氏體和少量鐵素(su)體(5%~20%)的(de)復(fu)相(xiang)組(zu)織(zhi)。鋼的(de)流動性好(hao)(hao),鑄造(zao)時氣孔敏(min)感性較大,造(zao)型宜用(yong)干型,并用(yong)鉻礦砂、鋯(gao)砂等(deng)涂(tu)料。鋼的(de)鑄造(zao)體收縮較大,如(ru)ZG10Cr17Mn13Mo2Cu2N在1475℃澆注體積總(zong)收縮為(wei)5.7%。鑄造(zao)收縮率取2.2%~2.3%。這類鑄鋼的(de)焊接性良好(hao)(hao),可在室溫下焊接。



二、 鐵(tie)素(su)體不銹鋼的(de)鑄造


   典型鑄(zhu)(zhu)造(zao)鐵素(su)(su)體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)ZG10Cr17具有(you)良好的(de)耐(nai)酸性(xing),其他類(lei)鑄(zhu)(zhu)造(zao)鐵素(su)(su)體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)是(shi)在(zai)ZG10Cr17鋼(gang)(gang)(gang)的(de)基礎上適(shi)當加入鉬、硅、鈮(ni)等可提(ti)高(gao)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)耐(nai)蝕性(xing)的(de)元素(su)(su),加入鈦可細化(hua)(hua)晶粒(li),加入稀(xi)土(tu)可改(gai)善鑄(zhu)(zhu)造(zao)性(xing)能(neng)。鐵素(su)(su)體鑄(zhu)(zhu)造(zao)不銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)在(zai)氧化(hua)(hua)性(xing)酸類(lei),特(te)(te)別(bie)是(shi)硝(xiao)酸溶液中(zhong)有(you)良好的(de)耐(nai)蝕性(xing);隨著鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)鋁(lv)、鉬、硅、鈮(ni)等含量的(de)提(ti)高(gao),耐(nai)蝕性(xing)增加。但(dan)是(shi)鑄(zhu)(zhu)造(zao)鐵素(su)(su)體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)力學性(xing)能(neng)較(jiao)差,特(te)(te)別(bie)是(shi)韌性(xing)低,只適(shi)用(yong)于載(zai)荷(he)較(jiao)低、無沖(chong)擊載(zai)荷(he)的(de)場合,影響了其應(ying)用(yong)。雖然(ran)在(zai)一些硝(xiao)酸生(sheng)產廠家仍在(zai)應(ying)用(yong),但(dan)未(wei)納入新的(de)國家標準(zhun)。


   鑄造鐵素體不銹鋼大多在(zai)(zai)消除應力退火(huo)后使(shi)用,退火(huo)后的組(zu)織為鐵素體和碳(tan)化(hua)物,一(yi)般在(zai)(zai)750~800℃退火(huo),爐冷(leng)到550℃出爐空冷(leng)。當加(jia)(jia)熱(re)到850℃以上時,鋼有晶粒(li)強烈長(chang)大傾(qing)向。在(zai)(zai)450~510℃長(chang)期加(jia)(jia)熱(re)會產生475℃脆(cui)性(xing)。為了細化(hua)晶粒(li),可(ke)在(zai)(zai)鋼中加(jia)(jia)入鈦、氮等元素。鋼的流動性(xing)隨(sui)碳(tan)、鉻、錳、硅含量的增(zeng)加(jia)(jia)而提高(gao)。焊接(jie)性(xing)尚可(ke),焊補時鑄件應預熱(re)到300~400℃,焊后應進行退火(huo)熱(re)處(chu)理。


   鐵素體不銹鋼(gang)的鑄(zhu)(zhu)造(zao)性能較差,鑄(zhu)(zhu)造(zao)收縮率(lv)一般為1.4%~1.6%,鑄(zhu)(zhu)造(zao)時晶粒粗大。鉻(ge)含量很高的鐵素體不銹鋼(gang),如2GCr28鋼(gang)鑄(zhu)(zhu)造(zao)時,鑄(zhu)(zhu)件的熱裂(lie)傾向(xiang)性大。



三、馬氏體(ti)不銹(xiu)鋼的鑄(zhu)造


   ZG15Cr12、ZG20Cr13、ZGCr12NiMo、ZGCr12Ni4(QT1)、ZGCr12Ni4(QT2)和ZGCr16Ni5Mo等馬(ma)(ma)氏體(ti)不銹鑄(zhu)鋼(gang)耐(nai)大氣腐蝕性較好,經熱處理和拋光后(hou)最穩定。ZG20Cr13鋼(gang)的(de)耐(nai)蝕性和強(qiang)度、硬度較ZG15Cr12鋼(gang)稍高。這兩種鑄(zhu)鋼(gang)及其他(ta)鑄(zhu)造(zao)馬(ma)(ma)氏體(ti)鋼(gang),用(yong)于承受沖(chong)擊載荷(he)和要(yao)求韌性,并在腐蝕性不強(qiang)及常溫下的(de)有機(ji)酸(suan)水(shui)溶液(ye)(ye),或者要(yao)求防污(wu)染的(de)介(jie)質中工(gong)作(zuo)的(de)零(ling)件。例(li)如,在維尼綸工(gong)業中,可(ke)(ke)用(yong)于聚乙烯醇、醋(cu)(cu)酸(suan)乙烯、醋(cu)(cu)酸(suan)甲酯、醋(cu)(cu)酸(suan)鈉(na)溶液(ye)(ye)等介(jie)質;在尿素工(gong)業中,可(ke)(ke)用(yong)于含硫化氫、尿素母(mu)液(ye)(ye)等介(jie)質,也可(ke)(ke)用(yong)于制造(zao)水(shui)輪機(ji)轉輪(葉片)和水(shui)壓機(ji)閥等。


   鑄(zhu)(zhu)造(zao)馬氏體(ti)不銹鋼(gang)經調(diao)(diao)質(zhi)處理(1050℃水冷或油淬(cui),750℃回火(huo))后得到鐵(tie)素(su)體(ti)和(he)索(suo)氏體(ti)組(zu)織。在(zai)調(diao)(diao)質(zhi)狀態下鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)有較好的耐蝕性和(he)綜(zong)合(he)力學性能。某些較大的復雜鑄(zhu)(zhu)件(jian)不宜調(diao)(diao)質(zhi)處理時(shi),也可(ke)進行(xing)退(tui)火(huo)處理,退(tui)火(huo)后的組(zu)織為(wei)鐵(tie)素(su)體(ti)和(he)珠光體(ti)。ZG20Cr13鋼(gang)的熔點(dian)為(wei)1480~1510℃,鑄(zhu)(zhu)造(zao)時(shi)流動性較差,應提高澆(jiao)注溫度和(he)澆(jiao)注速度。焊接性尚可(ke),焊補時(shi)應將(jiang)鑄(zhu)(zhu)件(jian)預熱到200~300℃,焊后應進行(xing)退(tui)火(huo)熱處理。