不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)零部(bu)件鑄造(zao)(zao)(zao)大多(duo)是采用電弧爐或感應爐冶煉，利用砂(sha)型(xing)、陶瓷型(xing)或熔(rong)模等各(ge)種鑄造(zao)(zao)(zao)方(fang)法(fa)，直(zhi)接鑄造(zao)(zao)(zao)出(chu)接近于(yu)成品形(xing)狀的(de)(de)鑄件。相同成分的(de)(de)材料直(zhi)接鑄造(zao)(zao)(zao)成零部(bu)件可(ke)改善其某些性(xing)能，降低成本(ben)，簡化工藝，提(ti)高企業(ye)的(de)(de)經濟效益(yi)。


  一(yi)般(ban)情況下(xia)，鑄造零部件(jian)與采用(yong)鍛、軋(ya)工(gong)藝生產的(de)(de)零件(jian)相(xiang)比，具有(you)更(geng)高的(de)(de)抗(kang)冷、熱疲勞裂紋的(de)(de)性能(neng)。由(you)于鑄造零件(jian)沒(mei)有(you)明顯的(de)(de)組織方向(xiang)性，所以(yi)不存在(zai)鍛、軋(ya)狀態的(de)(de)各向(xiang)異性問題，因此在(zai)熱處理過(guo)程中，變(bian)形比較均勻，尺寸容易控制(zhi)，加(jia)工(gong)余量較小。


  不銹(xiu)鋼(gang)鑄造(zao)工藝常常用于鑄造(zao)在腐蝕介質(zhi)中工作的泵(beng)殼(ke)、閥、葉輪等，形狀復雜(za)的零(ling)部件也廣泛采用鑄造(zao)不銹(xiu)鋼(gang)。


  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(jin)在鑄造過(guo)程中表現出(chu)的性能主(zhu)要有充型(xing)能力和收(shou)縮性。


  鑄(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)是(shi)(shi)在凝(ning)固(gu)過(guo)程中(zhong)不(bu)經歷共晶(jing)轉(zhuan)變的(de)(de)用(yong)于(yu)生(sheng)產鑄(zhu)件(jian)的(de)(de)鐵(tie)基合(he)金(jin)(jin)的(de)(de)總稱，是(shi)(shi)鑄(zhu)造(zao)(zao)合(he)金(jin)(jin)的(de)(de)一(yi)種(zhong)。鑄(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)分為(wei)鑄(zhu)造(zao)(zao)碳鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)、鑄(zhu)造(zao)(zao)低合(he)金(jin)(jin)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)和(he)鑄(zhu)造(zao)(zao)特(te)種(zhong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)三類。不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)是(shi)(shi)其第三類，即(ji)鑄(zhu)造(zao)(zao)特(te)種(zhong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)。為(wei)適應(ying)特(te)殊需要(yao)而煉制的(de)(de)合(he)金(jin)(jin)鑄(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)，品種(zhong)繁(fan)多，通常含(han)有一(yi)種(zhong)或(huo)(huo)多種(zhong)高(gao)含(han)量(liang)的(de)(de)合(he)金(jin)(jin)元(yuan)素(su)，以滿足獲(huo)得某種(zhong)特(te)殊性(xing)能(neng)的(de)(de)需要(yao)。例如(ru)，含(han)錳11%~14%的(de)(de)高(gao)錳鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)，就具有耐(nai)(nai)沖(chong)擊和(he)耐(nai)(nai)磨損的(de)(de)性(xing)能(neng)，多用(yong)于(yu)礦山機械、工程機械的(de)(de)耐(nai)(nai)磨零(ling)件(jian)。以鉻或(huo)(huo)鉻－鎳為(wei)主要(yao)合(he)金(jin)(jin)元(yuan)素(su)的(de)(de)各(ge)種(zhong)不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)，用(yong)于(yu)有腐蝕或(huo)(huo)溫度在650℃以上的(de)(de)高(gao)溫環境(jing)中(zhong)工作(zuo)的(de)(de)零(ling)件(jian)，如(ru)化工用(yong)閥體(ti)、泵、容器或(huo)(huo)大容量(liang)電站的(de)(de)汽(qi)輪機殼體(ti)等。



1. 奧氏體不銹鋼鑄造


  鑄造奧(ao)氏體(ti)不銹鋼，由于其耐蝕性優于鑄造馬(ma)氏體不銹鋼和鑄造鐵(tie)素(su)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(nie)奧氏(shi)體不銹鋼(gang)的鑄造特(te)性(xing)


  鉻－鎳奧氏(shi)體不(bu)銹鑄鋼(gang)具(ju)有(you)很高的(de)耐(nai)蝕(shi)性，與其他類(lei)不(bu)銹鑄鋼(gang)相比，其耐(nai)蝕(shi)性是最(zui)(zui)好的(de)一類(lei)。該類(lei)鋼(gang)具(ju)有(you)優良的(de)韌性和塑(su)性，易于(yu)加(jia)工(gong)成(cheng)各種(zhong)形狀(zhuang)的(de)零(ling)件，在熱處理加(jia)熱時(shi)不(bu)發生α=y相變，并具(ju)有(you)優良的(de)焊(han)接性。這類(lei)鋼(gang)的(de)主要缺(que)點是價格較(jiao)貴。但由于(yu)它具(ju)有(you)最(zui)(zui)好的(de)耐(nai)蝕(shi)性，仍然(ran)是鑄造不(bu)銹鋼(gang)中使用(yong)最(zui)(zui)廣泛的(de)一類(lei)鋼(gang)。國(guo)家(jia)標準中的(de)14種(zhong)奧氏(shi)體不(bu)銹鑄鋼(gang)全部是鉻－鎳奧氏(shi)體不(bu)銹鑄鋼(gang)。


  b. 鉻-錳-氮奧氏體(ti)不銹鑄鋼的特性


   鉻－錳(meng)－氮奧(ao)氏(shi)體不銹(xiu)鑄(zhu)鋼(gang)是(shi)無鎳和低鎳奧(ao)氏(shi)體不銹(xiu)鑄(zhu)鋼(gang)，雖然在新的國家標準中沒有，但傳統的奧(ao)氏(shi)體不銹(xiu)鑄(zhu)鋼(gang)有ZG10Cr17Mn13N、ZG10Cr17Mn13M02N、ZG10Cr17Mn13M02CuN、ZG10Cr17Mn13M02Cu2N和ZG10Cr17MnNi3M03Cu2N等(deng)。


  該類鋼以(yi)強烈(lie)形成奧(ao)氏體(ti)(ti)的元素錳(meng)和氮取代高(gao)(gao)含(han)量的鎳(nie)(nie)，并加入鉬、銅等(deng)，以(yi)提高(gao)(gao)鋼的耐(nai)蝕性。其耐(nai)蝕性略低于鉻(ge)(ge)－鎳(nie)(nie)奧(ao)氏體(ti)(ti)不(bu)銹鑄鋼，但(dan)強度比鉻(ge)(ge)－鎳(nie)(nie)奧(ao)氏體(ti)(ti)不(bu)銹鑄鋼高(gao)(gao)。


  鉻－錳－氮鑄(zhu)(zhu)造(zao)不銹鋼(gang)應進行1100℃水淬處理(li)，使碳化物固溶以提高其耐蝕性(xing)金相組(zu)織為奧氏體(ti)和少量(liang)鐵素體(ti)（5%~20%)的(de)復(fu)相組(zu)織。鋼(gang)的(de)流動性(xing)好(hao)，鑄(zhu)(zhu)造(zao)時氣孔敏感性(xing)較(jiao)(jiao)大，造(zao)型(xing)宜用(yong)干型(xing)，并用(yong)鉻礦(kuang)砂(sha)、鋯砂(sha)等涂料。鋼(gang)的(de)鑄(zhu)(zhu)造(zao)體(ti)收(shou)縮較(jiao)(jiao)大，如(ru)ZG10Cr17Mn13M02Cu2N在1475℃澆(jiao)注體(ti)積總收(shou)縮為5.7%,鑄(zhu)(zhu)造(zao)收(shou)縮率取2.2%~2.3%.這類鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)的(de)焊接性(xing)良好(hao)，可在室溫(wen)下焊接。



2. 馬氏體不銹鋼鑄造


  ZG15Cr12、ZG20Cr13、ZGCr12NiMo、ZGCr12Ni4(QT1)、ZGCr12Ni4(QT2)和(he)(he)ZGCr16Ni5Mo等(deng)馬(ma)(ma)氏體鑄造(zao)(zao)不(bu)銹鑄鋼(gang)耐大氣腐蝕(shi)性(xing)較好，經(jing)熱處理和(he)(he)拋(pao)光(guang)后最穩定。ZG20Cr13鋼(gang)的(de)耐蝕(shi)性(xing)和(he)(he)強(qiang)(qiang)度(du)、硬(ying)度(du)較ZG15Cr12鋼(gang)稍高。這兩種鑄鋼(gang)及其(qi)他鑄造(zao)(zao)馬(ma)(ma)氏體鋼(gang)，用(yong)(yong)于(yu)承(cheng)受沖擊載(zai)荷和(he)(he)要(yao)(yao)求(qiu)韌(ren)性(xing)，并在腐蝕(shi)性(xing)不(bu)強(qiang)(qiang)及常溫下的(de)有機(ji)酸水溶液，或(huo)者要(yao)(yao)求(qiu)防污(wu)染的(de)介質(zhi)中工作的(de)零件。例如在維尼綸工業(ye)中，可(ke)(ke)用(yong)(yong)于(yu)聚乙烯醇、醋(cu)酸乙烯、醋(cu)酸甲酯、醋(cu)酸鈉(na)溶液等(deng)介質(zhi)；在尿素工業(ye)中，可(ke)(ke)用(yong)(yong)于(yu)含(han)硫(liu)化氫(qing)、尿素母液等(deng)介質(zhi)，也可(ke)(ke)用(yong)(yong)于(yu)制(zhi)造(zao)(zao)水輪機(ji)轉輪（葉(xie)片）和(he)(he)水壓機(ji)閥(fa)等(deng)。


  鑄(zhu)(zhu)(zhu)造馬氏體不銹(xiu)鋼經(jing)調質(zhi)處(chu)(chu)理（1050℃水冷或油(you)淬，750℃回火）后得到鐵素體和索氏體組織。在調質(zhi)狀態(tai)下鑄(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)有(you)較好的(de)耐(nai)蝕性和綜合力學性能。某些較大的(de)復雜(za)鑄(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)不宜(yi)調質(zhi)處(chu)(chu)理時，也(ye)可進行退(tui)(tui)火處(chu)(chu)理，退(tui)(tui)火后的(de)組織為鐵素體和珠光體。ZG20Cr13鋼的(de)熔(rong)點為1480~1510℃,鑄(zhu)(zhu)(zhu)造時流動性較差，應(ying)提高澆注溫度(du)和澆注速度(du)。焊(han)(han)接性尚可，焊(han)(han)補時應(ying)將(jiang)鑄(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)預熱到200~300℃,焊(han)(han)后應(ying)進行退(tui)(tui)火熱處(chu)(chu)理。



3. 鐵素體(ti)不銹鋼鑄造


典型鑄(zhu)(zhu)造鐵(tie)(tie)素體(ti)不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)ZG10Cr17具有(you)良好的(de)(de)耐酸性，其他類鑄(zhu)(zhu)造鐵(tie)(tie)素體(ti)不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)是在ZG10Cr17鋼(gang)(gang)的(de)(de)基礎上適當(dang)加(jia)入(ru)(ru)鉬、硅(gui)、鈮(ni)(ni)等可提高鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)耐蝕(shi)性的(de)(de)元(yuan)素，加(jia)入(ru)(ru)鈦可細化晶粒，加(jia)人稀(xi)土可改善鑄(zhu)(zhu)造性能。鐵(tie)(tie)素體(ti)鑄(zhu)(zhu)造不銹(xiu)(xiu)(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)在氧(yang)化性酸類，特別是硝(xiao)酸溶液中(zhong)(zhong)有(you)良好的(de)(de)耐蝕(shi)性；隨著鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)鋁、鉬、硅(gui)、鈮(ni)(ni)等含量的(de)(de)提高，耐蝕(shi)性增加(jia)。但(dan)是鑄(zhu)(zhu)造鐵(tie)(tie)素體(ti)不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)力學(xue)性能較差，特別是韌性低，只適用(yong)于載(zai)荷較低、無沖擊載(zai)荷的(de)(de)場合(he)，影響了其應用(yong)。雖然在一(yi)些(xie)硝(xiao)酸生產(chan)廠家仍(reng)在應用(yong)，但(dan)未(wei)納(na)人新的(de)(de)國家標準。


鑄造(zao)鐵素(su)(su)體不銹鋼(gang)大多在消除應力退(tui)火后(hou)使用，退(tui)火后(hou)的組織為鐵素(su)(su)體和碳(tan)化物，一般(ban)在750~800℃退(tui)火，爐(lu)冷到550℃出爐(lu)空(kong)冷。當加熱到850℃以上時(shi)，鋼(gang)有(you)晶粒強烈長大的傾(qing)向。在450~510℃長期(qi)加熱會產生475℃脆性。為了(le)細化晶粒，可(ke)在鋼(gang)中(zhong)加入鈦、氮等(deng)元素(su)(su)。鋼(gang)的流動性隨碳(tan)、鉻、錳、硅(gui)含量(liang)的增加而提高。焊接性尚可(ke)，焊補時(shi)鑄件應預(yu)熱到300~400℃,焊后(hou)應進行退(tui)火熱處理。


鐵素(su)體不銹鋼的(de)鑄(zhu)(zhu)造(zao)性能較(jiao)差，鑄(zhu)(zhu)造(zao)收縮率一般(ban)為1.4%~1.6%,鑄(zhu)(zhu)造(zao)時(shi)(shi)晶粒粗大。鉻含量很高的(de)鐵素(su)體不銹鋼，如2GCr28鋼鑄(zhu)(zhu)造(zao)時(shi)(shi)，鑄(zhu)(zhu)件的(de)熱裂傾向(xiang)性大。