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)(de)(de)零件(jian)一般比采用鍛軋(ya)工(gong)藝生產的(de)(de)(de)零件(jian)具有更高的(de)(de)(de)抗冷(leng)熱疲勞(lao)裂紋的(de)(de)(de)性(xing)能。由于鑄(zhu)造零件(jian)沒(mei)有明顯(xian)的(de)(de)(de)組織方向性(xing),不存在(zai)鍛軋(ya)態鋼的(de)(de)(de)各向異性(xing)問題,因此在(zai)熱處理過程中,變形比較(jiao)(jiao)均勻(yun),尺(chi)寸容易(yi)控(kong)制,加工(gong)余(yu)量較(jiao)(jiao)小。
許多在腐蝕(shi)介(jie)質中工作的(de)(de)(de)(de)(de)泵殼、閥、葉輪等形(xing)(xing)狀(zhuang)復雜的(de)(de)(de)(de)(de)零件廣(guang)泛采用鑄造不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)。耐(nai)腐蝕(shi)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鑄鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)化(hua)學(xue)成(cheng)分和普通不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)化(hua)學(xue)成(cheng)分稍異(yi),鑄造不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)鉻(ge)含(han)(han)量(liang)(liang)(質量(liang)(liang)分數)在12%以(yi)上,在金屬表(biao)面形(xing)(xing)成(cheng)鈍化(hua)膜,提(ti)高鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)蝕(shi)性。碳(tan)含(han)(han)量(liang)(liang)對(dui)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)強度和耐(nai)蝕(shi)性影響(xiang)很大,鑄造不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)碳(tan)含(han)(han)量(liang)(liang)一般低(di)于0.20%,有的(de)(de)(de)(de)(de)低(di)至(zhi)0.03%。
鑄造不銹鋼也和一般不銹鋼一樣,分為鑄造馬氏體(ti)不銹鋼(gang)、鑄造鐵素體不(bu)銹鋼和鑄造奧氏體不銹鋼，浙江至德鋼業有限公司為您分別介紹。
一、鑄(zhu)造馬(ma)氏體不銹鋼(gang)的特性
ZG15Cr12、ZG20Cr13、ZGCr12NiMo、ZGCr12Ni4(QT1)、ZGCr2Ni4 (QT2)和ZGCr16Ni5Mo等馬氏體不銹鑄鋼(gang)耐大(da)氣(qi)腐(fu)蝕性較好(hao),經熱處理(li)和拋光后最穩定。
ZG20Cr13 鋼(gang)的(de)耐蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)和強(qiang)度(du)、硬度(du)較 ZG15Cr12 鋼(gang)稍高。這兩種鑄(zhu)鋼(gang)及(ji)其他鑄(zhu)造(zao)馬氏體鋼(gang),用于(yu)承(cheng)受沖(chong)擊載荷和要求(qiu)韌性(xing)(xing)(xing),并在(zai)(zai)腐(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)不(bu)強(qiang)及(ji)常(chang)溫(wen)下(xia)的(de)有機(ji)酸水(shui)溶(rong)液,或者要求(qiu)防污(wu)染(ran)的(de)介質(zhi)中工(gong)作的(de)零件(jian)。例如在(zai)(zai)維尼綸(lun)工(gong)業(ye)中,可(ke)用于(yu)聚乙烯醇、醋(cu)(cu)酸乙烯、醋(cu)(cu)酸甲(jia)酯、醋(cu)(cu)酸鈉溶(rong)液等(deng)介質(zhi);在(zai)(zai)尿素工(gong)業(ye)中,可(ke)用于(yu)含硫化(hua)氫(qing)、尿素母液等(deng)介質(zhi),也(ye)可(ke)用于(yu)制造(zao)水(shui)輪機(ji)轉輪(葉片)和水(shui)壓機(ji)閥等(deng)。
鑄(zhu)造馬氏體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)經調質處(chu)理(1050℃水(shui)冷或油(you)淬(cui),750℃回火)后(hou)得到鐵(tie)素體(ti)(ti)和(he)索氏體(ti)(ti)組(zu)織(zhi)。在調質狀(zhuang)態下鑄(zhu)鋼(gang)有較(jiao)(jiao)好的耐(nai)蝕性和(he)綜合力學性能。某些較(jiao)(jiao)大的復雜鑄(zhu)件(jian)不(bu)宜調質處(chu)理時,也可(ke)進行(xing)退(tui)(tui)火處(chu)理,退(tui)(tui)火后(hou)的組(zu)織(zhi)為(wei)鐵(tie)素體(ti)(ti)和(he)珠光(guang)體(ti)(ti)。2G20Cr13 鋼(gang)的熔點為(wei)1480~1510℃,鑄(zhu)造時流動(dong)性較(jiao)(jiao)差,應提高澆(jiao)注溫度和(he)澆(jiao)注速度。焊接性尚可(ke),焊補時應將鑄(zhu)件(jian)預熱到200~300℃,焊后(hou)應進行(xing)退(tui)(tui)火熱處(chu)理。
二(er)、鑄造鐵素體(ti)不銹鋼的特性
典(dian)型鑄造(zao)鐵(tie)素體(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang) ZG10Cr17 具有良好(hao)的(de)(de)(de)耐(nai)酸(suan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),其他(ta)類鑄造(zao)鐵(tie)素體(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)是(shi)(shi)在(zai) ZG10Cr17 鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)基礎上適當加(jia)入鉬、硅、鈮(ni)等可提(ti)高鑄鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)耐(nai)蝕性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)元素,加(jia)入鈦(tai)可細化晶粒,加(jia)入稀土可改善鑄造(zao)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。鐵(tie)素體(ti)(ti)鑄造(zao)不(bu)銹鑄鋼(gang)(gang)(gang)在(zai)氧(yang)化性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)酸(suan)類,特別是(shi)(shi)硝酸(suan)溶液中(zhong)(zhong)有良好(hao)的(de)(de)(de)耐(nai)蝕性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing);隨著鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)(zhong)鋁(lv)、鋁(lv)、硅、鈮(ni)等含量(liang)的(de)(de)(de)提(ti)高,耐(nai)蝕性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)增加(jia)。但是(shi)(shi)鑄造(zao)鐵(tie)素體(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能較差,特別是(shi)(shi)韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)低(di),只適用(yong)于載荷較低(di)、無沖(chong)擊載荷的(de)(de)(de)場合,影響了其應(ying)(ying)用(yong)。雖(sui)然(ran)在(zai)一些硝酸(suan)生產廠家仍在(zai)應(ying)(ying)用(yong),但未納(na)入新的(de)(de)(de)國家標準。
鑄造鐵(tie)(tie)素(su)體不銹鋼(gang)大多在消除應力退(tui)(tui)火(huo)后(hou)使(shi)用,退(tui)(tui)火(huo)后(hou)的組織為鐵(tie)(tie)素(su)體和碳化物(wu),一般在 750~800℃退(tui)(tui)火(huo),爐冷(leng)到550℃出爐空冷(leng)。當加(jia)熱(re)到850℃以上(shang)時,鋼(gang)有晶粒(li)(li)強烈(lie)長(chang)(chang)大傾向。在450~510℃長(chang)(chang)期(qi)加(jia)熱(re)會產生475℃脆性。為了細化晶粒(li)(li),可在鋼(gang)中(zhong)加(jia)入(ru)鈦、氮等(deng)元素(su)。鋼(gang)的流動性隨碳、鉻、錳、硅含量的增加(jia)而提高。焊(han)接性尚可,焊(han)補(bu)時鑄件(jian)應預熱(re)到300~400℃,焊(han)后(hou)應進(jin)行退(tui)(tui)火(huo)熱(re)處(chu)理。
三、鑄造(zao)奧氏體不(bu)銹鋼的特性(xing)
鑄(zhu)(zhu)(zhu)造奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang),由于其耐蝕性優于鑄(zhu)(zhu)(zhu)造馬氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)和(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造鐵素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang),因(yin)而得到廣泛(fan)應用(yong)。GB/T 2100-2002 國家標準中的(de)20種耐蝕鑄(zhu)(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)中就有 14種,其產(chan)量及(ji)用(yong)量約(yue)占不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)鑄(zhu)(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)80%以上(shang)。經典的(de)第一代奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鑄(zhu)(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)稱18-8 鋼(gang)(gang)(gang),含鉻(ge)約(yue) 18%(質量分(fen)數)左右,含鎳(nie) 8%~10%(質量分(fen)數),如ZG03Cr18Ni10、ZG03Cr18Ni10N、ZG09Cr19Ni9、ZG08Cr19Ni10N 等,是最典型(xing)最基本的(de)代表(biao)性鋼(gang)(gang)(gang)種,其他奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鑄(zhu)(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)均是在188鋼(gang)(gang)(gang)的(de)基礎上(shang)發展起來的(de)。奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鑄(zhu)(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)也(ye)和(he)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)一樣,分(fen)為鉻(ge)鎳(nie)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鑄(zhu)(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)和(he)無鎳(nie)、低鎳(nie)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鑄(zhu)(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)。
1. 鉻鎳奧氏體不銹鑄鋼的特(te)性
鉻鎳奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不銹(xiu)(xiu)鑄鋼(gang)(gang)(gang)具(ju)(ju)(ju)有(you)很高(gao)的耐蝕性(xing),與(yu)其他類(lei)(lei)(lei)不銹(xiu)(xiu)鑄鋼(gang)(gang)(gang)相比,其耐蝕性(xing)是(shi)最(zui)好的一(yi)(yi)類(lei)(lei)(lei)。該類(lei)(lei)(lei)鋼(gang)(gang)(gang)具(ju)(ju)(ju)有(you)優良的韌性(xing)和塑性(xing),易于加(jia)工成各(ge)種(zhong)形狀(zhuang)的零件,在熱處理加(jia)熱時不發生 a→y 相變(bian),并具(ju)(ju)(ju)有(you)優良的焊接性(xing)。這類(lei)(lei)(lei)鋼(gang)(gang)(gang)的主要(yao)缺點是(shi)價格(ge)較(jiao)貴。但由于它具(ju)(ju)(ju)有(you)最(zui)好的耐蝕性(xing),仍然是(shi)鑄造不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)中使(shi)用最(zui)廣泛(fan)的一(yi)(yi)類(lei)(lei)(lei)鋼(gang)(gang)(gang)。國家標(biao)準中的14種(zhong)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不銹(xiu)(xiu)鑄鋼(gang)(gang)(gang)全部是(shi)鉻鎳奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不銹(xiu)(xiu)鑄鋼(gang)(gang)(gang)。
2. 鉻錳氮奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼的特性
鉻錳氮奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹鑄鋼(gang)是無鎳和低鎳奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹鑄鋼(gang),雖(sui)然在新(xin)的國家標(biao)準中沒有,但傳(chuan)統的奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹鑄鋼(gang)有 ZG10Cr17Mn13N、ZG10Cr17Mn13Mo2N、ZG10Cr17Mn13Mo2CuN、 ZG10Cr17Mn13Mo2Cu2N 和 ZG10Cr17MnNi3Mo3Cu2N 等。
該類鋼(gang)(gang)以強烈形成奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)元素錳和氮(dan)取代高含(han)量的(de)鎳,并(bing)加入銀、銅等(deng),以提高鋼(gang)(gang)的(de)耐(nai)蝕性(xing)。其(qi)耐(nai)蝕性(xing)略低于(yu)鉻(ge)(ge)鎳奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鑄鋼(gang)(gang),但強度比(bi)鉻(ge)(ge)鎳奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鑄鋼(gang)(gang)高。
鉻錳(meng)氮鑄(zhu)造不銹鋼應進行1100℃水淬(cui)處理,使碳(tan)化物(wu)固(gu)溶以提(ti)高其耐蝕性。
金相組(zu)織為奧氏體(ti)(ti)和少量鐵素體(ti)(ti)(5%~20%)的復相組(zu)織。鋼的流動(dong)性(xing)好(hao),鑄(zhu)造(zao)(zao)時(shi)氣孔敏(min)感性(xing)較大,造(zao)(zao)型宜用(yong)干(gan)型,并用(yong)鉻(ge)礦砂(sha)、鋯(gao)砂(sha)等(deng)涂料(liao)。鋼的鑄(zhu)造(zao)(zao)體(ti)(ti)收(shou)縮(suo)較大,如 ZG10Cr17Mn13Mo2Cu2N在(zai)1475℃澆(jiao)注體(ti)(ti)積總收(shou)縮(suo)為5.7%。鑄(zhu)造(zao)(zao)收(shou)縮(suo)率取2.2%~2.3%。這類(lei)鑄(zhu)鋼的焊接(jie)性(xing)良好(hao),可在(zai)室溫下焊接(jie)。
