鑄造不銹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)造的零(ling)(ling)件一般(ban)比采用鍛(duan)軋(ya)工(gong)藝生產的零(ling)(ling)件具有更(geng)高的抗(kang)冷熱疲勞裂紋的性能。由于鑄(zhu)造零(ling)(ling)件沒有明顯的組織(zhi)方向(xiang)性,不存在(zai)鍛(duan)軋(ya)態鋼(gang)的各向(xiang)異性問題,因此(ci)在(zai)熱處理過程中,變(bian)形比較均(jun)勻,尺寸容(rong)易控制,加工(gong)余量(liang)較小。
許多(duo)在(zai)腐蝕介質(zhi)中工作的泵殼(ke)、閥、葉輪(lun)等形狀復雜(za)的零件(jian)廣泛采用鑄造(zao)(zao)不銹(xiu)鋼。耐腐蝕不銹(xiu)鑄鋼的化學成分(fen)和普通不銹(xiu)鋼化學成分(fen)稍異,鑄造(zao)(zao)不銹(xiu)鋼的鉻(ge)含量(liang)(liang)(質(zhi)量(liang)(liang)分(fen)數(shu))在(zai)12%以上,在(zai)金屬表面形成鈍化膜,提高鋼的耐蝕性。碳含量(liang)(liang)對(dui)鋼的強(qiang)度(du)和耐蝕性影響很大,鑄造(zao)(zao)不銹(xiu)鋼的碳含量(liang)(liang)一般低于0.20%,有的低至(zhi)0.03%。
鑄造不銹鋼也和一般不銹鋼一樣,分為鑄造馬(ma)氏體(ti)不銹鋼、鑄造鐵素體不銹鋼和鑄造奧氏體(ti)不銹鋼，浙江至德鋼業有限公司為您分別介紹。
一、鑄(zhu)造馬氏體不銹(xiu)鋼的特性
ZG15Cr12、ZG20Cr13、ZGCr12NiMo、ZGCr12Ni4(QT1)、ZGCr2Ni4 (QT2)和(he)ZGCr16Ni5Mo等馬氏體不(bu)銹鑄鋼耐大氣(qi)腐蝕性較好,經(jing)熱處理和(he)拋光后(hou)最穩定(ding)。
ZG20Cr13 鋼(gang)(gang)的耐(nai)蝕性和強度、硬(ying)度較 ZG15Cr12 鋼(gang)(gang)稍(shao)高。這兩(liang)種(zhong)鑄鋼(gang)(gang)及(ji)(ji)其(qi)他鑄造馬氏(shi)體鋼(gang)(gang),用于(yu)(yu)承受沖擊載荷和要求(qiu)韌性,并(bing)在腐蝕性不強及(ji)(ji)常溫下的有(you)機(ji)酸(suan)(suan)水(shui)溶液,或者(zhe)要求(qiu)防污染的介(jie)質(zhi)中工(gong)作的零件。例如(ru)在維尼綸工(gong)業(ye)(ye)中,可用于(yu)(yu)聚乙烯醇、醋(cu)(cu)酸(suan)(suan)乙烯、醋(cu)(cu)酸(suan)(suan)甲酯、醋(cu)(cu)酸(suan)(suan)鈉(na)溶液等(deng)介(jie)質(zhi);在尿素(su)(su)工(gong)業(ye)(ye)中,可用于(yu)(yu)含硫(liu)化(hua)氫(qing)、尿素(su)(su)母液等(deng)介(jie)質(zhi),也可用于(yu)(yu)制造水(shui)輪機(ji)轉輪(葉片)和水(shui)壓機(ji)閥等(deng)。
鑄造馬氏體(ti)(ti)不銹鋼經調質處理(li)(1050℃水冷或油淬(cui),750℃回火(huo))后(hou)(hou)得(de)到鐵素(su)體(ti)(ti)和(he)索氏體(ti)(ti)組(zu)織。在調質狀(zhuang)態下鑄鋼有較(jiao)好的(de)耐蝕性和(he)綜合力學(xue)性能。某些較(jiao)大的(de)復雜(za)鑄件(jian)不宜調質處理(li)時(shi),也可進行退火(huo)處理(li),退火(huo)后(hou)(hou)的(de)組(zu)織為鐵素(su)體(ti)(ti)和(he)珠光體(ti)(ti)。2G20Cr13 鋼的(de)熔點為1480~1510℃,鑄造時(shi)流動(dong)性較(jiao)差(cha),應提高澆注溫度和(he)澆注速度。焊(han)接性尚可,焊(han)補時(shi)應將鑄件(jian)預熱(re)到200~300℃,焊(han)后(hou)(hou)應進行退火(huo)熱(re)處理(li)。
二、鑄造鐵素體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)特性
典型(xing)鑄(zhu)(zhu)造鐵素(su)(su)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼 ZG10Cr17 具有(you)良好(hao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)酸(suan)性(xing),其他類(lei)鑄(zhu)(zhu)造鐵素(su)(su)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼是在 ZG10Cr17 鋼的(de)(de)(de)基(ji)礎上適當加(jia)入鉬、硅(gui)、鈮等可提高鑄(zhu)(zhu)鋼的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)蝕性(xing)的(de)(de)(de)元素(su)(su),加(jia)入鈦可細化晶粒,加(jia)入稀土可改善鑄(zhu)(zhu)造性(xing)能。鐵素(su)(su)體(ti)(ti)鑄(zhu)(zhu)造不(bu)銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼在氧化性(xing)酸(suan)類(lei),特(te)別(bie)是硝(xiao)酸(suan)溶液(ye)中有(you)良好(hao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)蝕性(xing);隨著鋼中鋁(lv)、鋁(lv)、硅(gui)、鈮等含量的(de)(de)(de)提高,耐(nai)(nai)蝕性(xing)增加(jia)。但是鑄(zhu)(zhu)造鐵素(su)(su)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)(de)力學(xue)性(xing)能較差(cha),特(te)別(bie)是韌(ren)性(xing)低(di),只適用(yong)于(yu)載(zai)荷較低(di)、無沖擊載(zai)荷的(de)(de)(de)場合(he),影響了(le)其應用(yong)。雖(sui)然在一些硝(xiao)酸(suan)生(sheng)產廠(chang)家仍在應用(yong),但未(wei)納入新的(de)(de)(de)國家標準(zhun)。
鑄(zhu)造鐵(tie)素體(ti)不(bu)銹鋼(gang)大(da)多(duo)在(zai)(zai)消除應力退火(huo)后(hou)使用,退火(huo)后(hou)的(de)組織為鐵(tie)素體(ti)和碳化(hua)物(wu),一般(ban)在(zai)(zai) 750~800℃退火(huo),爐冷到550℃出爐空冷。當加熱(re)到850℃以上時,鋼(gang)有晶粒(li)強烈長(chang)大(da)傾(qing)向。在(zai)(zai)450~510℃長(chang)期加熱(re)會(hui)產生475℃脆性。為了細化(hua)晶粒(li),可(ke)(ke)在(zai)(zai)鋼(gang)中加入鈦、氮等元素。鋼(gang)的(de)流動性隨碳、鉻、錳、硅含量的(de)增加而提高。焊(han)(han)接性尚可(ke)(ke),焊(han)(han)補(bu)時鑄(zhu)件應預熱(re)到300~400℃,焊(han)(han)后(hou)應進行退火(huo)熱(re)處理。
三、鑄(zhu)造(zao)奧氏體不銹(xiu)鋼的(de)特性
鑄造(zao)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang),由于其(qi)(qi)耐(nai)蝕性優于鑄造(zao)馬氏(shi)(shi)(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)和鑄造(zao)鐵(tie)素(su)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang),因而得到廣泛應用。GB/T 2100-2002 國家標準(zhun)中(zhong)的20種耐(nai)蝕鑄鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)就有 14種,其(qi)(qi)產量及(ji)用量約占不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)鑄鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的80%以上。經典的第一(yi)代奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體不(bu)銹(xiu)鑄鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)稱(cheng)18-8 鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang),含鉻(ge)約 18%(質(zhi)量分(fen)(fen)數)左右,含鎳 8%~10%(質(zhi)量分(fen)(fen)數),如ZG03Cr18Ni10、ZG03Cr18Ni10N、ZG09Cr19Ni9、ZG08Cr19Ni10N 等,是最典型(xing)最基(ji)本的代表性鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)種,其(qi)(qi)他(ta)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體不(bu)銹(xiu)鑄鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)均是在(zai)188鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的基(ji)礎(chu)上發展(zhan)起來的。奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體不(bu)銹(xiu)鑄鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)也和奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)一(yi)樣,分(fen)(fen)為(wei)鉻(ge)鎳奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體不(bu)銹(xiu)鑄鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)和無(wu)鎳、低鎳奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體不(bu)銹(xiu)鑄鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)。
1. 鉻鎳奧氏(shi)體不銹鑄鋼(gang)的特性(xing)
鉻鎳(nie)奧(ao)(ao)氏(shi)體不(bu)銹鑄(zhu)鋼(gang)具(ju)有很(hen)高的(de)(de)(de)(de)耐(nai)蝕(shi)性(xing)(xing),與其他類(lei)不(bu)銹鑄(zhu)鋼(gang)相比,其耐(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)是最好的(de)(de)(de)(de)一類(lei)。該類(lei)鋼(gang)具(ju)有優良(liang)的(de)(de)(de)(de)韌性(xing)(xing)和塑(su)性(xing)(xing),易于加工(gong)成各種形狀(zhuang)的(de)(de)(de)(de)零件,在熱處理加熱時(shi)不(bu)發生 a→y 相變,并(bing)具(ju)有優良(liang)的(de)(de)(de)(de)焊接性(xing)(xing)。這(zhe)類(lei)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)主要缺點(dian)是價格(ge)較貴(gui)。但由于它具(ju)有最好的(de)(de)(de)(de)耐(nai)蝕(shi)性(xing)(xing),仍然是鑄(zhu)造不(bu)銹鋼(gang)中使用(yong)最廣泛的(de)(de)(de)(de)一類(lei)鋼(gang)。國家標準(zhun)中的(de)(de)(de)(de)14種奧(ao)(ao)氏(shi)體不(bu)銹鑄(zhu)鋼(gang)全部是鉻鎳(nie)奧(ao)(ao)氏(shi)體不(bu)銹鑄(zhu)鋼(gang)。
2. 鉻錳氮奧(ao)氏體不銹鋼的(de)特(te)性
鉻錳氮(dan)奧氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鑄鋼是(shi)無鎳和低鎳奧氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鑄鋼,雖(sui)然(ran)在新的國(guo)家標準中沒有,但傳統的奧氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鑄鋼有 ZG10Cr17Mn13N、ZG10Cr17Mn13Mo2N、ZG10Cr17Mn13Mo2CuN、 ZG10Cr17Mn13Mo2Cu2N 和 ZG10Cr17MnNi3Mo3Cu2N 等。
該(gai)類鋼以(yi)強(qiang)烈形成(cheng)奧(ao)氏(shi)體元素錳和(he)氮取代高含量的(de)鎳,并加入銀、銅等,以(yi)提高鋼的(de)耐蝕性(xing)。其(qi)耐蝕性(xing)略低于鉻(ge)鎳奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹鑄(zhu)鋼,但強(qiang)度比鉻(ge)鎳奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹鑄(zhu)鋼高。
鉻錳(meng)氮鑄造不銹鋼應進行1100℃水淬處理,使碳(tan)化物固溶以(yi)提高其耐蝕性。
金相組織為奧氏體和少量鐵素(su)體(5%~20%)的(de)復相組織。鋼的(de)流動性好,鑄(zhu)造(zao)時氣(qi)孔敏感性較大,造(zao)型宜用(yong)干型,并用(yong)鉻礦(kuang)砂、鋯(gao)砂等涂料。鋼的(de)鑄(zhu)造(zao)體收(shou)縮較大,如 ZG10Cr17Mn13Mo2Cu2N在1475℃澆注(zhu)體積總收(shou)縮為5.7%。鑄(zhu)造(zao)收(shou)縮率取2.2%~2.3%。這類鑄(zhu)鋼的(de)焊(han)接性良好,可在室溫下焊(han)接。
