鑄造不(bu)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(de)零(ling)(ling)件(jian)一般比采用鍛軋工藝(yi)生(sheng)產的(de)零(ling)(ling)件(jian)具有(you)更高的(de)抗(kang)冷熱(re)疲勞裂(lie)紋(wen)的(de)性(xing)能。由(you)于鑄(zhu)造零(ling)(ling)件(jian)沒有(you)明顯的(de)組織方向性(xing),不存在(zai)鍛軋態鋼的(de)各(ge)向異性(xing)問題,因此(ci)在(zai)熱(re)處理過程中,變形比較均勻,尺寸(cun)容易(yi)控制,加工余量較小(xiao)。
許多在腐(fu)蝕(shi)(shi)介質中工(gong)作(zuo)的(de)(de)泵殼、閥、葉輪等形(xing)狀復雜(za)的(de)(de)零件廣泛采用鑄造(zao)不銹鋼(gang)(gang)。耐(nai)腐(fu)蝕(shi)(shi)不銹鑄鋼(gang)(gang)的(de)(de)化(hua)學成分(fen)和(he)普通不銹鋼(gang)(gang)化(hua)學成分(fen)稍異,鑄造(zao)不銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)鉻含(han)量(liang)(liang)(質量(liang)(liang)分(fen)數)在12%以上,在金屬(shu)表(biao)面(mian)形(xing)成鈍化(hua)膜,提高鋼(gang)(gang)的(de)(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)性。碳含(han)量(liang)(liang)對鋼(gang)(gang)的(de)(de)強(qiang)度和(he)耐(nai)蝕(shi)(shi)性影響很大,鑄造(zao)不銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)碳含(han)量(liang)(liang)一般低(di)于0.20%,有的(de)(de)低(di)至0.03%。
鑄造不銹鋼也和一般不銹鋼一樣,分為鑄造馬氏體不銹鋼、鑄造鐵(tie)素體不銹鋼和鑄造奧(ao)氏體(ti)不銹鋼(gang)，浙江至德鋼業有限公司為您分別介紹。
一(yi)、鑄造(zao)馬氏體不(bu)銹鋼(gang)的特性
ZG15Cr12、ZG20Cr13、ZGCr12NiMo、ZGCr12Ni4(QT1)、ZGCr2Ni4 (QT2)和ZGCr16Ni5Mo等(deng)馬(ma)氏體不銹鑄鋼耐大氣(qi)腐(fu)蝕性較好,經熱處(chu)理和拋光后最穩定(ding)。
ZG20Cr13 鋼(gang)的(de)耐蝕性和強度(du)、硬度(du)較 ZG15Cr12 鋼(gang)稍高。這兩種鑄(zhu)鋼(gang)及其他鑄(zhu)造(zao)馬氏體鋼(gang),用(yong)于(yu)承(cheng)受(shou)沖擊(ji)載荷和要(yao)求韌性,并(bing)在腐蝕性不強及常溫下的(de)有機酸(suan)水溶液(ye),或者要(yao)求防(fang)污染的(de)介(jie)質(zhi)中工(gong)(gong)作的(de)零件。例(li)如在維尼綸工(gong)(gong)業(ye)中,可(ke)用(yong)于(yu)聚乙烯醇、醋酸(suan)乙烯、醋酸(suan)甲酯(zhi)、醋酸(suan)鈉溶液(ye)等(deng)介(jie)質(zhi);在尿素工(gong)(gong)業(ye)中,可(ke)用(yong)于(yu)含硫化(hua)氫、尿素母液(ye)等(deng)介(jie)質(zhi),也可(ke)用(yong)于(yu)制造(zao)水輪(lun)機轉輪(lun)(葉片)和水壓機閥等(deng)。
鑄造馬氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)(gang)經調質(zhi)處理(li)(1050℃水冷或油淬,750℃回火)后(hou)得到鐵素體(ti)和(he)索氏(shi)體(ti)組織。在調質(zhi)狀態下鑄鋼(gang)(gang)有較(jiao)好的(de)(de)耐蝕(shi)性(xing)和(he)綜合力學(xue)性(xing)能。某(mou)些較(jiao)大的(de)(de)復雜(za)鑄件不宜調質(zhi)處理(li)時(shi),也(ye)可進行(xing)退火處理(li),退火后(hou)的(de)(de)組織為鐵素體(ti)和(he)珠光體(ti)。2G20Cr13 鋼(gang)(gang)的(de)(de)熔點為1480~1510℃,鑄造時(shi)流動性(xing)較(jiao)差,應提高(gao)澆(jiao)注(zhu)溫度和(he)澆(jiao)注(zhu)速度。焊(han)接性(xing)尚可,焊(han)補時(shi)應將鑄件預熱到200~300℃,焊(han)后(hou)應進行(xing)退火熱處理(li)。
二、鑄造鐵素體不銹鋼(gang)的特性
典型鑄(zhu)(zhu)造鐵素體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang) ZG10Cr17 具有良(liang)好(hao)的(de)耐酸(suan)性(xing),其他類鑄(zhu)(zhu)造鐵素體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)是(shi)在 ZG10Cr17 鋼(gang)的(de)基礎上適當加(jia)入(ru)(ru)鉬、硅、鈮等可提高鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)的(de)耐蝕性(xing)的(de)元(yuan)素,加(jia)入(ru)(ru)鈦可細(xi)化(hua)(hua)晶(jing)粒(li),加(jia)入(ru)(ru)稀(xi)土可改(gai)善鑄(zhu)(zhu)造性(xing)能。鐵素體(ti)(ti)(ti)鑄(zhu)(zhu)造不(bu)銹(xiu)(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)在氧化(hua)(hua)性(xing)酸(suan)類,特別(bie)是(shi)硝酸(suan)溶液中有良(liang)好(hao)的(de)耐蝕性(xing);隨(sui)著鋼(gang)中鋁、鋁、硅、鈮等含量的(de)提高,耐蝕性(xing)增加(jia)。但是(shi)鑄(zhu)(zhu)造鐵素體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)力學(xue)性(xing)能較(jiao)差(cha),特別(bie)是(shi)韌(ren)性(xing)低(di),只適用于載(zai)(zai)荷較(jiao)低(di)、無沖擊載(zai)(zai)荷的(de)場合,影響了其應(ying)用。雖(sui)然(ran)在一(yi)些硝酸(suan)生產廠家仍(reng)在應(ying)用,但未(wei)納入(ru)(ru)新的(de)國家標準。
鑄造鐵(tie)(tie)素體不(bu)銹鋼(gang)大多在(zai)消除應(ying)力退(tui)火(huo)(huo)后使用,退(tui)火(huo)(huo)后的(de)組織為鐵(tie)(tie)素體和(he)碳化(hua)物,一(yi)般在(zai) 750~800℃退(tui)火(huo)(huo),爐冷到(dao)550℃出爐空冷。當(dang)加熱到(dao)850℃以上時,鋼(gang)有晶粒強烈長(chang)大傾向。在(zai)450~510℃長(chang)期(qi)加熱會產生475℃脆(cui)性(xing)。為了細化(hua)晶粒,可在(zai)鋼(gang)中加入鈦、氮等元素。鋼(gang)的(de)流動性(xing)隨(sui)碳、鉻、錳(meng)、硅含量的(de)增(zeng)加而提高(gao)。焊(han)接(jie)性(xing)尚可,焊(han)補(bu)時鑄件應(ying)預熱到(dao)300~400℃,焊(han)后應(ying)進行退(tui)火(huo)(huo)熱處理(li)。
三、鑄(zhu)造奧(ao)氏(shi)體不銹鋼的特性
鑄(zhu)(zhu)造奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang),由于其耐(nai)蝕性優于鑄(zhu)(zhu)造馬氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)和鑄(zhu)(zhu)造鐵(tie)素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang),因而得到廣(guang)泛(fan)應用。GB/T 2100-2002 國家標準中(zhong)的(de)20種耐(nai)蝕鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)就(jiu)有 14種,其產量及用量約(yue)占不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)80%以上。經典(dian)(dian)的(de)第一(yi)代奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)稱18-8 鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang),含(han)鉻(ge)約(yue) 18%(質量分數(shu)(shu))左右(you),含(han)鎳(nie) 8%~10%(質量分數(shu)(shu)),如(ru)ZG03Cr18Ni10、ZG03Cr18Ni10N、ZG09Cr19Ni9、ZG08Cr19Ni10N 等(deng),是(shi)最典(dian)(dian)型(xing)最基(ji)本的(de)代表性鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)種,其他奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)均是(shi)在188鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)基(ji)礎上發(fa)展起來的(de)。奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)也和奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)一(yi)樣,分為鉻(ge)鎳(nie)奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)和無(wu)鎳(nie)、低(di)鎳(nie)奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)。
1. 鉻鎳奧氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鑄鋼的特性
鉻(ge)鎳奧氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鑄(zhu)鋼(gang)具有很高的(de)(de)耐(nai)蝕性(xing)(xing),與(yu)其他(ta)類不(bu)(bu)(bu)銹鑄(zhu)鋼(gang)相比,其耐(nai)蝕性(xing)(xing)是(shi)最(zui)好的(de)(de)一類。該類鋼(gang)具有優(you)良的(de)(de)韌性(xing)(xing)和塑性(xing)(xing),易于加工成各種形狀的(de)(de)零件,在熱處理加熱時不(bu)(bu)(bu)發(fa)生 a→y 相變(bian),并具有優(you)良的(de)(de)焊接性(xing)(xing)。這(zhe)類鋼(gang)的(de)(de)主要缺點是(shi)價格較貴。但由于它具有最(zui)好的(de)(de)耐(nai)蝕性(xing)(xing),仍(reng)然是(shi)鑄(zhu)造不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)中使用最(zui)廣泛的(de)(de)一類鋼(gang)。國家標準中的(de)(de)14種奧氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鑄(zhu)鋼(gang)全部(bu)是(shi)鉻(ge)鎳奧氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鑄(zhu)鋼(gang)。
2. 鉻錳氮奧氏體不銹鋼的特性
鉻錳(meng)氮奧(ao)氏體(ti)不銹(xiu)(xiu)鑄(zhu)鋼(gang)是無鎳(nie)和低鎳(nie)奧(ao)氏體(ti)不銹(xiu)(xiu)鑄(zhu)鋼(gang),雖然(ran)在(zai)新的國家標準中(zhong)沒有,但傳(chuan)統的奧(ao)氏體(ti)不銹(xiu)(xiu)鑄(zhu)鋼(gang)有 ZG10Cr17Mn13N、ZG10Cr17Mn13Mo2N、ZG10Cr17Mn13Mo2CuN、 ZG10Cr17Mn13Mo2Cu2N 和 ZG10Cr17MnNi3Mo3Cu2N 等。
該類鋼以強(qiang)烈形成奧氏(shi)體元素錳和氮取代高含量的鎳(nie),并(bing)加入銀、銅等(deng),以提(ti)高鋼的耐(nai)蝕(shi)性。其耐(nai)蝕(shi)性略低(di)于鉻鎳(nie)奧氏(shi)體不銹(xiu)鑄鋼,但強(qiang)度比鉻鎳(nie)奧氏(shi)體不銹(xiu)鑄鋼高。
鉻錳氮鑄造(zao)不銹鋼應進行1100℃水淬處理,使碳化物固溶(rong)以(yi)提高其(qi)耐蝕性。
金相組(zu)織(zhi)為奧氏體(ti)和少量鐵素(su)體(ti)(5%~20%)的(de)復相組(zu)織(zhi)。鋼的(de)流動性(xing)好,鑄造時(shi)氣(qi)孔敏感性(xing)較大(da),造型宜用(yong)干型,并用(yong)鉻礦(kuang)砂(sha)、鋯砂(sha)等涂料(liao)。鋼的(de)鑄造體(ti)收(shou)縮(suo)較大(da),如(ru) ZG10Cr17Mn13Mo2Cu2N在(zai)1475℃澆注體(ti)積(ji)總收(shou)縮(suo)為5.7%。鑄造收(shou)縮(suo)率(lv)取2.2%~2.3%。這類鑄鋼的(de)焊(han)接性(xing)良好,可(ke)在(zai)室溫下焊(han)接。
