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。
鑄造(zao)的零(ling)(ling)件一(yi)般比采用鍛軋工藝生(sheng)產(chan)的零(ling)(ling)件具有(you)更高的抗冷(leng)熱疲勞(lao)裂紋的性能。由于(yu)鑄造(zao)零(ling)(ling)件沒(mei)有(you)明顯的組織方(fang)向(xiang)(xiang)性,不存在鍛軋態(tai)鋼的各(ge)向(xiang)(xiang)異性問題,因此(ci)在熱處理(li)過程中(zhong),變(bian)形比較均勻,尺寸容易控制,加工余量較小(xiao)。
許(xu)多在腐蝕(shi)介質(zhi)(zhi)中(zhong)工作的(de)泵殼、閥、葉輪等形狀復雜的(de)零件廣泛(fan)采用鑄(zhu)(zhu)造(zao)不銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)。耐腐蝕(shi)不銹鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)化學(xue)成(cheng)分(fen)和(he)普通(tong)不銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)化學(xue)成(cheng)分(fen)稍異(yi),鑄(zhu)(zhu)造(zao)不銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)鉻含(han)量(liang)(質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)數)在12%以上,在金屬表面形成(cheng)鈍化膜,提高鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)耐蝕(shi)性(xing)。碳含(han)量(liang)對鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)強度和(he)耐蝕(shi)性(xing)影響很大,鑄(zhu)(zhu)造(zao)不銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)碳含(han)量(liang)一(yi)般低于0.20%,有的(de)低至(zhi)0.03%。
鑄造不銹鋼也和一般不銹鋼一樣,分為鑄造馬氏體(ti)不銹(xiu)鋼、鑄造鐵素體不銹鋼(gang)和鑄造奧氏體不銹(xiu)鋼，浙江至德鋼業有限公司為您分別介紹。
一(yi)、鑄造馬(ma)氏體不銹鋼的特性
ZG15Cr12、ZG20Cr13、ZGCr12NiMo、ZGCr12Ni4(QT1)、ZGCr2Ni4 (QT2)和ZGCr16Ni5Mo等馬氏(shi)體(ti)不銹鑄鋼耐大氣(qi)腐(fu)蝕性較好,經熱處理和拋光后最穩定。
ZG20Cr13 鋼(gang)的(de)耐蝕(shi)性(xing)和強(qiang)度、硬度較 ZG15Cr12 鋼(gang)稍高。這兩種鑄鋼(gang)及其他(ta)鑄造馬氏體鋼(gang),用(yong)于(yu)承受沖擊(ji)載荷和要(yao)求韌性(xing),并在(zai)腐蝕(shi)性(xing)不強(qiang)及常溫下(xia)的(de)有(you)機酸(suan)(suan)水(shui)溶液(ye),或者要(yao)求防污(wu)染的(de)介質(zhi)中(zhong)工作(zuo)的(de)零件(jian)。例如(ru)在(zai)維(wei)尼(ni)綸(lun)工業(ye)中(zhong),可用(yong)于(yu)聚乙烯(xi)醇、醋(cu)酸(suan)(suan)乙烯(xi)、醋(cu)酸(suan)(suan)甲(jia)酯(zhi)、醋(cu)酸(suan)(suan)鈉溶液(ye)等(deng)(deng)介質(zhi);在(zai)尿素工業(ye)中(zhong),可用(yong)于(yu)含(han)硫化(hua)氫、尿素母液(ye)等(deng)(deng)介質(zhi),也可用(yong)于(yu)制造水(shui)輪(lun)機轉輪(lun)(葉片)和水(shui)壓機閥等(deng)(deng)。
鑄(zhu)(zhu)造馬氏體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼經(jing)調質處理(1050℃水冷或油(you)淬(cui),750℃回火(huo))后得到鐵素體(ti)(ti)和(he)索氏體(ti)(ti)組(zu)織(zhi)。在調質狀態(tai)下鑄(zhu)(zhu)鋼有較(jiao)好(hao)的(de)(de)耐蝕性和(he)綜合(he)力學性能。某些(xie)較(jiao)大的(de)(de)復(fu)雜(za)鑄(zhu)(zhu)件不(bu)宜調質處理時(shi),也(ye)可進行(xing)退火(huo)處理,退火(huo)后的(de)(de)組(zu)織(zhi)為鐵素體(ti)(ti)和(he)珠光(guang)體(ti)(ti)。2G20Cr13 鋼的(de)(de)熔(rong)點為1480~1510℃,鑄(zhu)(zhu)造時(shi)流動性較(jiao)差,應提(ti)高澆(jiao)(jiao)注溫度(du)和(he)澆(jiao)(jiao)注速度(du)。焊接性尚可,焊補時(shi)應將(jiang)鑄(zhu)(zhu)件預(yu)熱到200~300℃,焊后應進行(xing)退火(huo)熱處理。
二(er)、鑄造(zao)鐵(tie)素體(ti)不(bu)銹鋼(gang)的特性
典型鑄(zhu)(zhu)造鐵(tie)素(su)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang) ZG10Cr17 具(ju)有(you)良好的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)酸(suan)性(xing)(xing),其他類鑄(zhu)(zhu)造鐵(tie)素(su)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)是(shi)在 ZG10Cr17 鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)基礎上適當加入(ru)鉬(mu)、硅(gui)、鈮等(deng)可(ke)(ke)提(ti)(ti)高鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)蝕性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)元素(su),加入(ru)鈦可(ke)(ke)細化(hua)晶粒,加入(ru)稀土可(ke)(ke)改善鑄(zhu)(zhu)造性(xing)(xing)能。鐵(tie)素(su)體(ti)鑄(zhu)(zhu)造不銹(xiu)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)在氧化(hua)性(xing)(xing)酸(suan)類,特(te)別是(shi)硝(xiao)酸(suan)溶液中(zhong)有(you)良好的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)蝕性(xing)(xing);隨著鋼(gang)(gang)中(zhong)鋁、鋁、硅(gui)、鈮等(deng)含量的(de)(de)(de)(de)提(ti)(ti)高,耐(nai)(nai)(nai)蝕性(xing)(xing)增(zeng)加。但(dan)是(shi)鑄(zhu)(zhu)造鐵(tie)素(su)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)力學性(xing)(xing)能較(jiao)(jiao)差,特(te)別是(shi)韌性(xing)(xing)低(di),只(zhi)適用(yong)于載荷(he)較(jiao)(jiao)低(di)、無沖(chong)擊載荷(he)的(de)(de)(de)(de)場(chang)合,影響了其應用(yong)。雖然(ran)在一些硝(xiao)酸(suan)生產(chan)廠家(jia)仍在應用(yong),但(dan)未(wei)納入(ru)新的(de)(de)(de)(de)國家(jia)標準。
鑄造(zao)鐵(tie)(tie)素體(ti)不(bu)銹鋼(gang)大多在(zai)消(xiao)除應(ying)力(li)退(tui)火后使用,退(tui)火后的組織為(wei)鐵(tie)(tie)素體(ti)和碳(tan)化(hua)物,一(yi)般在(zai) 750~800℃退(tui)火,爐(lu)冷到550℃出爐(lu)空冷。當加(jia)熱到850℃以上時,鋼(gang)有晶粒強烈長大傾向。在(zai)450~510℃長期加(jia)熱會產生475℃脆性(xing)(xing)。為(wei)了細化(hua)晶粒,可(ke)在(zai)鋼(gang)中加(jia)入鈦、氮等(deng)元(yuan)素。鋼(gang)的流(liu)動性(xing)(xing)隨碳(tan)、鉻、錳、硅含量的增(zeng)加(jia)而提高(gao)。焊接性(xing)(xing)尚可(ke),焊補時鑄件應(ying)預(yu)熱到300~400℃,焊后應(ying)進行退(tui)火熱處理。
三(san)、鑄造奧氏體不銹鋼(gang)的特性
鑄造(zao)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang),由于其(qi)耐蝕性優于鑄造(zao)馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)和(he)鑄造(zao)鐵(tie)素體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang),因(yin)而得(de)到廣泛應用。GB/T 2100-2002 國家(jia)標準中(zhong)的20種(zhong)耐蝕鑄鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)就(jiu)有(you) 14種(zhong),其(qi)產量及用量約占不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)鑄鋼(gang)(gang)(gang)的80%以(yi)上。經典的第一代奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鑄鋼(gang)(gang)(gang)稱(cheng)18-8 鋼(gang)(gang)(gang),含(han)鉻(ge)約 18%(質量分數(shu)(shu))左右,含(han)鎳 8%~10%(質量分數(shu)(shu)),如ZG03Cr18Ni10、ZG03Cr18Ni10N、ZG09Cr19Ni9、ZG08Cr19Ni10N 等,是最典型最基本的代表性鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong),其(qi)他奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鑄鋼(gang)(gang)(gang)均(jun)是在188鋼(gang)(gang)(gang)的基礎上發(fa)展(zhan)起來的。奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鑄鋼(gang)(gang)(gang)也和(he)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)一樣,分為鉻(ge)鎳奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鑄鋼(gang)(gang)(gang)和(he)無鎳、低鎳奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鑄鋼(gang)(gang)(gang)。
1. 鉻鎳奧(ao)氏體不銹(xiu)鑄鋼(gang)的(de)特性
鉻鎳(nie)奧氏體(ti)(ti)不(bu)銹鑄(zhu)鋼(gang)具(ju)有(you)(you)很高的(de)(de)耐蝕(shi)性(xing)(xing),與其(qi)他(ta)類(lei)不(bu)銹鑄(zhu)鋼(gang)相(xiang)比,其(qi)耐蝕(shi)性(xing)(xing)是(shi)最(zui)好的(de)(de)一類(lei)。該類(lei)鋼(gang)具(ju)有(you)(you)優良的(de)(de)韌性(xing)(xing)和塑(su)性(xing)(xing),易于加工成各種(zhong)形狀的(de)(de)零(ling)件,在熱(re)處理加熱(re)時不(bu)發生(sheng) a→y 相(xiang)變,并具(ju)有(you)(you)優良的(de)(de)焊接性(xing)(xing)。這(zhe)類(lei)鋼(gang)的(de)(de)主(zhu)要缺點是(shi)價(jia)格較貴。但由于它具(ju)有(you)(you)最(zui)好的(de)(de)耐蝕(shi)性(xing)(xing),仍然是(shi)鑄(zhu)造不(bu)銹鋼(gang)中(zhong)使用最(zui)廣泛的(de)(de)一類(lei)鋼(gang)。國(guo)家標準中(zhong)的(de)(de)14種(zhong)奧氏體(ti)(ti)不(bu)銹鑄(zhu)鋼(gang)全部是(shi)鉻鎳(nie)奧氏體(ti)(ti)不(bu)銹鑄(zhu)鋼(gang)。
2. 鉻錳氮奧氏(shi)體不銹鋼(gang)的(de)特性
鉻錳氮(dan)奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鑄鋼是無鎳(nie)和低鎳(nie)奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鑄鋼,雖然在(zai)新的(de)國家標準中沒(mei)有,但傳統的(de)奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鑄鋼有 ZG10Cr17Mn13N、ZG10Cr17Mn13Mo2N、ZG10Cr17Mn13Mo2CuN、 ZG10Cr17Mn13Mo2Cu2N 和 ZG10Cr17MnNi3Mo3Cu2N 等(deng)。
該類鋼(gang)(gang)以強烈形成(cheng)奧(ao)氏體元(yuan)素錳(meng)和(he)氮(dan)取(qu)代(dai)高含(han)量的鎳,并加入銀、銅等,以提(ti)高鋼(gang)(gang)的耐蝕(shi)性。其(qi)耐蝕(shi)性略低于(yu)鉻(ge)鎳奧(ao)氏體不(bu)銹鑄鋼(gang)(gang),但強度比(bi)鉻(ge)鎳奧(ao)氏體不(bu)銹鑄鋼(gang)(gang)高。
鉻錳氮鑄造(zao)不銹鋼應進行(xing)1100℃水淬(cui)處(chu)理,使碳化(hua)物固溶(rong)以提高其(qi)耐蝕性(xing)。
金(jin)相(xiang)組織為(wei)奧氏體和少量鐵(tie)素(su)體(5%~20%)的(de)(de)復相(xiang)組織。鋼(gang)的(de)(de)流動性好,鑄(zhu)(zhu)造(zao)時(shi)氣孔(kong)敏感性較大(da)(da),造(zao)型宜用干型,并(bing)用鉻礦砂、鋯砂等涂料(liao)。鋼(gang)的(de)(de)鑄(zhu)(zhu)造(zao)體收縮較大(da)(da),如(ru) ZG10Cr17Mn13Mo2Cu2N在1475℃澆注體積總收縮為(wei)5.7%。鑄(zhu)(zhu)造(zao)收縮率取2.2%~2.3%。這(zhe)類鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)的(de)(de)焊接性良好,可在室溫下(xia)焊接。
