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。
鑄造(zao)的(de)(de)(de)(de)零(ling)件(jian)(jian)一(yi)般比采用鍛軋工(gong)藝生(sheng)產的(de)(de)(de)(de)零(ling)件(jian)(jian)具有更高的(de)(de)(de)(de)抗冷(leng)熱疲勞裂(lie)紋的(de)(de)(de)(de)性(xing)能。由于鑄造(zao)零(ling)件(jian)(jian)沒有明(ming)顯的(de)(de)(de)(de)組織(zhi)方向性(xing),不存在鍛軋態(tai)鋼的(de)(de)(de)(de)各向異性(xing)問題,因此在熱處理過程中,變(bian)形(xing)比較均勻,尺寸容易控制,加(jia)工(gong)余量(liang)較小。
許多在腐蝕(shi)(shi)介質中(zhong)工作的(de)(de)(de)泵殼、閥、葉輪(lun)等形狀復雜(za)的(de)(de)(de)零件(jian)廣泛采用鑄(zhu)造不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)。耐腐蝕(shi)(shi)不銹(xiu)(xiu)(xiu)鑄(zhu)鋼(gang)的(de)(de)(de)化學(xue)成(cheng)分(fen)和普(pu)通不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)化學(xue)成(cheng)分(fen)稍異,鑄(zhu)造不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)鉻含(han)(han)量(liang)(質量(liang)分(fen)數(shu))在12%以(yi)上(shang),在金屬表(biao)面形成(cheng)鈍化膜(mo),提高鋼(gang)的(de)(de)(de)耐蝕(shi)(shi)性。碳(tan)含(han)(han)量(liang)對鋼(gang)的(de)(de)(de)強度和耐蝕(shi)(shi)性影響很大,鑄(zhu)造不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)碳(tan)含(han)(han)量(liang)一般低于0.20%,有(you)的(de)(de)(de)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(shi)體不(bu)銹鋼、鑄造鐵素體不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等馬氏體不銹鑄鋼耐(nai)大(da)氣腐蝕(shi)性較好,經熱處理和(he)拋(pao)光后(hou)最穩定。
ZG20Cr13 鋼(gang)的(de)耐(nai)蝕性和強度、硬度較 ZG15Cr12 鋼(gang)稍高。這兩種鑄鋼(gang)及(ji)其他鑄造馬(ma)氏(shi)體(ti)鋼(gang),用于(yu)承受(shou)沖擊載荷和要(yao)(yao)求韌性,并(bing)在(zai)(zai)腐蝕性不(bu)強及(ji)常溫下的(de)有機酸水溶液,或者要(yao)(yao)求防(fang)污(wu)染的(de)介(jie)(jie)質(zhi)中(zhong)工作的(de)零件(jian)。例如在(zai)(zai)維尼綸工業(ye)中(zhong),可(ke)(ke)用于(yu)聚乙烯醇、醋酸乙烯、醋酸甲酯、醋酸鈉溶液等介(jie)(jie)質(zhi);在(zai)(zai)尿素工業(ye)中(zhong),可(ke)(ke)用于(yu)含硫化氫、尿素母(mu)液等介(jie)(jie)質(zhi),也(ye)可(ke)(ke)用于(yu)制造水輪機轉(zhuan)輪(葉(xie)片)和水壓機閥等。
鑄(zhu)(zhu)造馬氏體不(bu)銹鋼(gang)經調(diao)質(zhi)處理(1050℃水冷(leng)或油淬,750℃回(hui)火(huo)(huo))后(hou)(hou)得到鐵素(su)(su)體和索(suo)氏體組織。在調(diao)質(zhi)狀態下鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)有較好的耐蝕性和綜合力(li)學(xue)性能。某些較大(da)的復雜(za)鑄(zhu)(zhu)件不(bu)宜調(diao)質(zhi)處理時,也可進行退火(huo)(huo)處理,退火(huo)(huo)后(hou)(hou)的組織為鐵素(su)(su)體和珠光體。2G20Cr13 鋼(gang)的熔(rong)點為1480~1510℃,鑄(zhu)(zhu)造時流動性較差,應提高澆(jiao)注(zhu)溫度和澆(jiao)注(zhu)速度。焊(han)接性尚(shang)可,焊(han)補(bu)時應將鑄(zhu)(zhu)件預(yu)熱到200~300℃,焊(han)后(hou)(hou)應進行退火(huo)(huo)熱處理。
二、鑄造(zao)鐵素體不銹鋼的特性
典型(xing)鑄造(zao)(zao)鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang) ZG10Cr17 具(ju)有良好(hao)的(de)(de)(de)耐(nai)酸性(xing)(xing),其他類(lei)鑄造(zao)(zao)鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang)是在(zai) ZG10Cr17 鋼(gang)的(de)(de)(de)基礎上適當(dang)加(jia)(jia)入鉬、硅、鈮(ni)等可提高鑄鋼(gang)的(de)(de)(de)耐(nai)蝕性(xing)(xing)的(de)(de)(de)元素(su)(su)(su),加(jia)(jia)入鈦可細化(hua)晶粒,加(jia)(jia)入稀(xi)土可改善鑄造(zao)(zao)性(xing)(xing)能(neng)(neng)。鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)鑄造(zao)(zao)不銹(xiu)鑄鋼(gang)在(zai)氧化(hua)性(xing)(xing)酸類(lei),特別是硝酸溶液中有良好(hao)的(de)(de)(de)耐(nai)蝕性(xing)(xing);隨著鋼(gang)中鋁、鋁、硅、鈮(ni)等含量(liang)的(de)(de)(de)提高,耐(nai)蝕性(xing)(xing)增(zeng)加(jia)(jia)。但(dan)是鑄造(zao)(zao)鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)力學性(xing)(xing)能(neng)(neng)較(jiao)差,特別是韌性(xing)(xing)低,只適用于載荷較(jiao)低、無沖擊載荷的(de)(de)(de)場合,影響了(le)其應用。雖然在(zai)一(yi)些硝酸生(sheng)產廠家仍在(zai)應用,但(dan)未納入新的(de)(de)(de)國(guo)家標準。
鑄造鐵(tie)素體不銹鋼大多在消除應力退火(huo)后(hou)使用,退火(huo)后(hou)的(de)組織(zhi)為鐵(tie)素體和碳化物,一般在 750~800℃退火(huo),爐冷(leng)到550℃出爐空冷(leng)。當加熱(re)到850℃以上(shang)時(shi),鋼有晶粒(li)(li)強烈(lie)長大傾向(xiang)。在450~510℃長期加熱(re)會(hui)產生475℃脆性(xing)。為了細(xi)化晶粒(li)(li),可在鋼中加入(ru)鈦、氮等元(yuan)素。鋼的(de)流(liu)動性(xing)隨碳、鉻、錳、硅(gui)含量(liang)的(de)增(zeng)加而(er)提高。焊(han)接性(xing)尚可,焊(han)補(bu)時(shi)鑄件應預(yu)熱(re)到300~400℃,焊(han)后(hou)應進行退火(huo)熱(re)處理。
三、鑄(zhu)造奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼的特性
鑄造(zao)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang),由于(yu)其耐(nai)蝕(shi)性(xing)優(you)于(yu)鑄造(zao)馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)和(he)鑄造(zao)鐵素體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang),因而得到廣泛應用。GB/T 2100-2002 國家標(biao)準(zhun)中的(de)20種耐(nai)蝕(shi)鑄鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)中就有 14種,其產量及用量約占不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)鑄鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)80%以上。經典的(de)第一代(dai)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鑄鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)稱18-8 鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang),含(han)鉻約 18%(質量分(fen)數(shu))左右,含(han)鎳 8%~10%(質量分(fen)數(shu)),如ZG03Cr18Ni10、ZG03Cr18Ni10N、ZG09Cr19Ni9、ZG08Cr19Ni10N 等,是最典型(xing)最基本的(de)代(dai)表(biao)性(xing)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)種,其他奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鑄鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)均是在(zai)188鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)基礎上發展起來的(de)。奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鑄鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)也和(he)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)一樣,分(fen)為鉻鎳奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鑄鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)和(he)無(wu)鎳、低(di)鎳奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鑄鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)。
1. 鉻鎳奧氏體不銹鑄鋼的特性
鉻(ge)鎳(nie)奧氏(shi)(shi)體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鑄鋼具(ju)有(you)(you)很高的(de)(de)耐蝕性(xing),與其(qi)他類不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鑄鋼相(xiang)(xiang)比,其(qi)耐蝕性(xing)是最好的(de)(de)一類。該類鋼具(ju)有(you)(you)優(you)良的(de)(de)韌性(xing)和塑性(xing),易于加(jia)工(gong)成各(ge)種形(xing)狀的(de)(de)零件,在熱處理加(jia)熱時(shi)不(bu)(bu)(bu)發生(sheng) a→y 相(xiang)(xiang)變,并具(ju)有(you)(you)優(you)良的(de)(de)焊接性(xing)。這類鋼的(de)(de)主要缺點(dian)是價格較(jiao)貴。但由于它具(ju)有(you)(you)最好的(de)(de)耐蝕性(xing),仍然是鑄造(zao)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼中使用最廣泛(fan)的(de)(de)一類鋼。國家標準中的(de)(de)14種奧氏(shi)(shi)體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鑄鋼全部(bu)是鉻(ge)鎳(nie)奧氏(shi)(shi)體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鑄鋼。
2. 鉻錳氮奧(ao)氏體(ti)不銹鋼的(de)特(te)性
鉻錳(meng)氮(dan)奧氏(shi)體不銹(xiu)(xiu)鑄鋼是無鎳和(he)低鎳奧氏(shi)體不銹(xiu)(xiu)鑄鋼,雖然在新的國家標準中沒有,但傳統的奧氏(shi)體不銹(xiu)(xiu)鑄鋼有 ZG10Cr17Mn13N、ZG10Cr17Mn13Mo2N、ZG10Cr17Mn13Mo2CuN、 ZG10Cr17Mn13Mo2Cu2N 和(he) ZG10Cr17MnNi3Mo3Cu2N 等。
該類鋼以強烈形(xing)成奧氏(shi)體(ti)元(yuan)素錳(meng)和氮(dan)取代高含量(liang)的鎳(nie),并加入銀、銅(tong)等,以提高鋼的耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)。其耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)略低于鉻鎳(nie)奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鑄鋼,但強度比(bi)鉻鎳(nie)奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鑄鋼高。
鉻錳(meng)氮鑄(zhu)造不銹鋼應進行1100℃水淬處理,使碳(tan)化物固溶(rong)以提高(gao)其耐蝕性。
金相組織為奧氏(shi)體(ti)和少量鐵素體(ti)(5%~20%)的(de)復相組織。鋼(gang)的(de)流(liu)動性(xing)好(hao),鑄(zhu)造時氣孔敏感(gan)性(xing)較大(da),造型宜用干型,并用鉻礦砂、鋯砂等涂料。鋼(gang)的(de)鑄(zhu)造體(ti)收(shou)縮較大(da),如 ZG10Cr17Mn13Mo2Cu2N在(zai)1475℃澆注體(ti)積總收(shou)縮為5.7%。鑄(zhu)造收(shou)縮率(lv)取2.2%~2.3%。這類(lei)鑄(zhu)鋼(gang)的(de)焊(han)接(jie)性(xing)良好(hao),可在(zai)室溫下焊(han)接(jie)。
