鑄造不銹(xiu)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)(zhu)造的(de)零件一般比(bi)采用鍛軋工藝生產(chan)的(de)零件具(ju)有(you)更高的(de)抗(kang)冷(leng)熱(re)疲勞裂紋的(de)性(xing)能。由于鑄(zhu)(zhu)造零件沒有(you)明顯的(de)組(zu)織(zhi)方向性(xing),不(bu)存(cun)在鍛軋態鋼的(de)各向異性(xing)問題,因此(ci)在熱(re)處理過程中,變形比(bi)較均勻,尺(chi)寸(cun)容(rong)易控制,加工余量較小(xiao)。
許多在(zai)(zai)腐(fu)蝕(shi)介質中(zhong)工作的(de)泵(beng)殼(ke)、閥(fa)、葉輪(lun)等形狀復雜(za)的(de)零(ling)件廣泛采用鑄(zhu)造(zao)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)。耐(nai)腐(fu)蝕(shi)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鑄(zhu)鋼(gang)的(de)化(hua)學成(cheng)分(fen)(fen)和(he)普(pu)通不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)化(hua)學成(cheng)分(fen)(fen)稍異,鑄(zhu)造(zao)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)鉻含(han)量(質量分(fen)(fen)數)在(zai)(zai)12%以上,在(zai)(zai)金屬表(biao)面形成(cheng)鈍(dun)化(hua)膜,提高(gao)鋼(gang)的(de)耐(nai)蝕(shi)性。碳(tan)含(han)量對鋼(gang)的(de)強度(du)和(he)耐(nai)蝕(shi)性影響很大(da),鑄(zhu)造(zao)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)碳(tan)含(han)量一般低(di)(di)于(yu)0.20%,有(you)的(de)低(di)(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(bu)銹鋼、鑄造鐵(tie)素體不銹鋼和鑄造奧氏體(ti)不銹鋼(gang)，浙江至德鋼業有限公司為您分別介紹。
一、鑄造(zao)馬氏體不銹鋼(gang)的特性
ZG15Cr12、ZG20Cr13、ZGCr12NiMo、ZGCr12Ni4(QT1)、ZGCr2Ni4 (QT2)和(he)ZGCr16Ni5Mo等(deng)馬(ma)氏體不銹鑄(zhu)鋼耐大氣腐蝕(shi)性(xing)較(jiao)好,經熱處(chu)理和(he)拋光后最穩定。
ZG20Cr13 鋼的耐蝕性(xing)和(he)強度、硬度較 ZG15Cr12 鋼稍高。這兩種鑄鋼及其他鑄造馬氏(shi)體鋼,用于承受沖擊載荷(he)和(he)要求韌性(xing),并(bing)在腐(fu)蝕性(xing)不強及常溫下(xia)的有機酸水溶(rong)液(ye),或(huo)者(zhe)要求防(fang)污染的介(jie)(jie)質中工作(zuo)的零件(jian)。例如(ru)在維尼綸工業中,可(ke)用于聚乙(yi)烯醇(chun)、醋酸乙(yi)烯、醋酸甲酯、醋酸鈉溶(rong)液(ye)等(deng)介(jie)(jie)質;在尿素工業中,可(ke)用于含硫化氫、尿素母液(ye)等(deng)介(jie)(jie)質,也(ye)可(ke)用于制造水輪機轉(zhuan)輪(葉片)和(he)水壓機閥等(deng)。
鑄(zhu)(zhu)造(zao)馬氏體(ti)不銹鋼經調質處(chu)理(li)(1050℃水(shui)冷或油淬,750℃回火)后得到(dao)鐵(tie)素體(ti)和(he)索氏體(ti)組(zu)織(zhi)(zhi)。在(zai)調質狀態下鑄(zhu)(zhu)鋼有(you)較(jiao)好(hao)的(de)(de)(de)(de)耐蝕性和(he)綜合力(li)學性能。某些(xie)較(jiao)大的(de)(de)(de)(de)復雜鑄(zhu)(zhu)件不宜調質處(chu)理(li)時,也可(ke)進(jin)行退火處(chu)理(li),退火后的(de)(de)(de)(de)組(zu)織(zhi)(zhi)為(wei)鐵(tie)素體(ti)和(he)珠光(guang)體(ti)。2G20Cr13 鋼的(de)(de)(de)(de)熔點(dian)為(wei)1480~1510℃,鑄(zhu)(zhu)造(zao)時流動性較(jiao)差,應(ying)提高澆(jiao)注(zhu)溫度(du)和(he)澆(jiao)注(zhu)速度(du)。焊(han)接性尚(shang)可(ke),焊(han)補時應(ying)將鑄(zhu)(zhu)件預熱到(dao)200~300℃,焊(han)后應(ying)進(jin)行退火熱處(chu)理(li)。
二、鑄造鐵(tie)素體不(bu)銹鋼的特性
典型鑄(zhu)(zhu)造鐵(tie)素(su)體不(bu)銹(xiu)鋼 ZG10Cr17 具(ju)有良好的(de)(de)耐(nai)酸性(xing),其他(ta)類鑄(zhu)(zhu)造鐵(tie)素(su)體不(bu)銹(xiu)鋼是(shi)在 ZG10Cr17 鋼的(de)(de)基礎上適當(dang)加入鉬、硅(gui)、鈮(ni)(ni)等可提高(gao)鑄(zhu)(zhu)鋼的(de)(de)耐(nai)蝕性(xing)的(de)(de)元素(su),加入鈦可細(xi)化晶粒,加入稀土可改善鑄(zhu)(zhu)造性(xing)能(neng)。鐵(tie)素(su)體鑄(zhu)(zhu)造不(bu)銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼在氧化性(xing)酸類,特(te)別是(shi)硝(xiao)酸溶液(ye)中(zhong)(zhong)有良好的(de)(de)耐(nai)蝕性(xing);隨著鋼中(zhong)(zhong)鋁、鋁、硅(gui)、鈮(ni)(ni)等含(han)量的(de)(de)提高(gao),耐(nai)蝕性(xing)增加。但是(shi)鑄(zhu)(zhu)造鐵(tie)素(su)體不(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)力學(xue)性(xing)能(neng)較差,特(te)別是(shi)韌性(xing)低,只適用(yong)于載(zai)荷(he)較低、無沖擊載(zai)荷(he)的(de)(de)場合,影響了其應用(yong)。雖(sui)然在一些硝(xiao)酸生產廠家仍在應用(yong),但未(wei)納入新(xin)的(de)(de)國家標準。
鑄造(zao)鐵素體不銹鋼(gang)(gang)大多在(zai)消除應(ying)力退(tui)火后(hou)使用,退(tui)火后(hou)的(de)組織為鐵素體和碳(tan)化(hua)物,一般在(zai) 750~800℃退(tui)火,爐冷到(dao)550℃出爐空(kong)冷。當加(jia)熱到(dao)850℃以上時,鋼(gang)(gang)有(you)晶(jing)粒(li)強烈長(chang)大傾向。在(zai)450~510℃長(chang)期加(jia)熱會(hui)產(chan)生475℃脆性。為了細化(hua)晶(jing)粒(li),可在(zai)鋼(gang)(gang)中加(jia)入鈦(tai)、氮(dan)等(deng)元素。鋼(gang)(gang)的(de)流動性隨(sui)碳(tan)、鉻、錳、硅含量的(de)增(zeng)加(jia)而提(ti)高。焊接性尚可,焊補(bu)時鑄件應(ying)預(yu)熱到(dao)300~400℃,焊后(hou)應(ying)進行退(tui)火熱處理。
三、鑄造奧氏體不銹鋼(gang)的特性(xing)
鑄造奧(ao)(ao)氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang),由于其耐蝕(shi)性(xing)優于鑄造馬氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)和(he)鑄造鐵素體不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang),因而得到廣泛應用。GB/T 2100-2002 國(guo)家(jia)標準中(zhong)的(de)(de)20種(zhong)(zhong)耐蝕(shi)鑄鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)就有 14種(zhong)(zhong),其產(chan)量(liang)及用量(liang)約(yue)占不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)鑄鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)80%以上。經(jing)典(dian)的(de)(de)第一(yi)代奧(ao)(ao)氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鑄鋼(gang)(gang)(gang)(gang)稱18-8 鋼(gang)(gang)(gang)(gang),含鉻(ge)約(yue) 18%(質量(liang)分(fen)(fen)數)左右,含鎳 8%~10%(質量(liang)分(fen)(fen)數),如ZG03Cr18Ni10、ZG03Cr18Ni10N、ZG09Cr19Ni9、ZG08Cr19Ni10N 等(deng),是(shi)最典(dian)型最基(ji)本(ben)的(de)(de)代表性(xing)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong),其他奧(ao)(ao)氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鑄鋼(gang)(gang)(gang)(gang)均是(shi)在188鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)基(ji)礎(chu)上發展(zhan)起(qi)來的(de)(de)。奧(ao)(ao)氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鑄鋼(gang)(gang)(gang)(gang)也和(he)奧(ao)(ao)氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)一(yi)樣,分(fen)(fen)為鉻(ge)鎳奧(ao)(ao)氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鑄鋼(gang)(gang)(gang)(gang)和(he)無鎳、低鎳奧(ao)(ao)氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鑄鋼(gang)(gang)(gang)(gang)。
1. 鉻(ge)鎳奧氏體(ti)不銹鑄鋼的(de)特(te)性
鉻鎳(nie)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不銹鑄(zhu)(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)具有(you)很高的(de)(de)(de)耐蝕性(xing)(xing),與(yu)其他類(lei)(lei)不銹鑄(zhu)(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)相(xiang)比,其耐蝕性(xing)(xing)是(shi)最好(hao)的(de)(de)(de)一(yi)類(lei)(lei)。該(gai)類(lei)(lei)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)具有(you)優(you)良(liang)的(de)(de)(de)韌性(xing)(xing)和(he)塑性(xing)(xing),易于加工成各(ge)種(zhong)形狀(zhuang)的(de)(de)(de)零件,在熱處理加熱時不發生 a→y 相(xiang)變,并具有(you)優(you)良(liang)的(de)(de)(de)焊接性(xing)(xing)。這(zhe)類(lei)(lei)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)主(zhu)要缺點是(shi)價(jia)格較貴。但由于它具有(you)最好(hao)的(de)(de)(de)耐蝕性(xing)(xing),仍然是(shi)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造不銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)使用最廣(guang)泛的(de)(de)(de)一(yi)類(lei)(lei)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)。國家標(biao)準中(zhong)的(de)(de)(de)14種(zhong)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不銹鑄(zhu)(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)全(quan)部(bu)是(shi)鉻鎳(nie)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不銹鑄(zhu)(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)。
2. 鉻錳(meng)氮奧氏體不銹(xiu)鋼的特性(xing)
鉻錳氮奧氏體(ti)(ti)(ti)不銹鑄(zhu)鋼是(shi)無鎳和低鎳奧氏體(ti)(ti)(ti)不銹鑄(zhu)鋼,雖然在新的(de)國家(jia)標準中沒(mei)有,但傳(chuan)統的(de)奧氏體(ti)(ti)(ti)不銹鑄(zhu)鋼有 ZG10Cr17Mn13N、ZG10Cr17Mn13Mo2N、ZG10Cr17Mn13Mo2CuN、 ZG10Cr17Mn13Mo2Cu2N 和 ZG10Cr17MnNi3Mo3Cu2N 等(deng)。
該類鋼(gang)以強烈形成奧氏(shi)體元素錳和氮取代高含(han)量的鎳(nie),并加入銀、銅等,以提高鋼(gang)的耐蝕性。其耐蝕性略(lve)低(di)于鉻鎳(nie)奧氏(shi)體不銹(xiu)鑄(zhu)鋼(gang),但強度比鉻鎳(nie)奧氏(shi)體不銹(xiu)鑄(zhu)鋼(gang)高。
鉻錳(meng)氮鑄(zhu)造不銹鋼(gang)應進行1100℃水淬處(chu)理(li),使碳化(hua)物固溶以提高其(qi)耐蝕性。
金相組(zu)織(zhi)為(wei)奧氏體和少量鐵素體(5%~20%)的(de)(de)復相組(zu)織(zhi)。鋼的(de)(de)流動性好,鑄造時氣孔敏(min)感(gan)性較大,造型宜用干型,并用鉻礦(kuang)砂(sha)、鋯(gao)砂(sha)等涂料。鋼的(de)(de)鑄造體收縮(suo)(suo)較大,如(ru) ZG10Cr17Mn13Mo2Cu2N在1475℃澆(jiao)注體積總收縮(suo)(suo)為(wei)5.7%。鑄造收縮(suo)(suo)率取2.2%~2.3%。這類鑄鋼的(de)(de)焊(han)接(jie)性良好,可(ke)在室(shi)溫下焊(han)接(jie)。
