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。

   鑄造的零件一般比采用鍛軋工藝生產的零件具有更高的抗冷熱疲勞裂紋的性能。由于鑄造零件沒有明顯的組織方向性,不存在鍛軋態鋼的各向異性問題,因此在熱處理過程中,變形比較均勻,尺寸容易控制,加工余量較小。

   許多在腐蝕介質中工作的泵殼、閥、葉輪等形狀復雜的零件廣泛采用鑄造不銹鋼。耐腐蝕不銹鑄鋼的化學成分和普通不銹鋼化學成分稍異,鑄造不銹鋼的鉻含量(質量分數)在12%以上,在金屬表面形成鈍化膜,提高鋼的耐蝕性。碳含量對鋼的強度和耐蝕性影響很大,鑄造不銹鋼的碳含量一般低于0.20%,有的低至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、鑄造馬氏體不銹鋼的特性

   ZG15Cr12、ZG20Cr13、ZGCr12NiMo、ZGCr12Ni4(QT1)、ZGCr2Ni4 (QT2)和ZGCr16Ni5Mo等馬氏體不銹鑄鋼耐大氣腐蝕性較好,經熱處理和拋光后最穩定。

   ZG20Cr13 鋼的耐蝕性和強度、硬度較 ZG15Cr12 鋼稍高。這兩種鑄鋼及其他鑄造馬氏體鋼,用于承受沖擊載荷和要求韌性,并在腐蝕性不強及常溫下的有機酸水溶液,或者要求防污染的介質中工作的零件。例如在維尼綸工業中,可用于聚乙烯醇、醋酸乙烯、醋酸甲酯、醋酸鈉溶液等介質;在尿素工業中,可用于含硫化氫、尿素母液等介質,也可用于制造水輪機轉輪(葉片)和水壓機閥等。

   鑄造馬氏體不銹鋼經調質處理(1050℃水冷或油淬,750℃回火)后得到鐵素體和索氏體組織。在調質狀態下鑄鋼有較好的耐蝕性和綜合力學性能。某些較大的復雜鑄件不宜調質處理時,也可進行退火處理,退火后的組織為鐵素體和珠光體。2G20Cr13 鋼的熔點為1480~1510℃,鑄造時流動性較差,應提高澆注溫度和澆注速度。焊接性尚可,焊補時應將鑄件預熱到200~300℃,焊后應進行退火熱處理。

二、鑄造鐵素體不銹鋼的特性

   典型鑄造鐵素體不銹鋼 ZG10Cr17 具有良好的耐酸性,其他類鑄造鐵素體不銹鋼是在 ZG10Cr17 鋼的基礎上適當加入鉬、硅、鈮等可提高鑄鋼的耐蝕性的元素,加入鈦可細化晶粒,加入稀土可改善鑄造性能。鐵素體鑄造不銹鑄鋼在氧化性酸類,特別是硝酸溶液中有良好的耐蝕性;隨著鋼中鋁、鋁、硅、鈮等含量的提高,耐蝕性增加。但是鑄造鐵素體不銹鋼的力學性能較差,特別是韌性低,只適用于載荷較低、無沖擊載荷的場合,影響了其應用。雖然在一些硝酸生產廠家仍在應用,但未納入新的國家標準。

   鑄造鐵素體不銹鋼大多在消除應力退火后使用,退火后的組織為鐵素體和碳化物,一般在 750~800℃退火,爐冷到550℃出爐空冷。當加熱到850℃以上時,鋼有晶粒強烈長大傾向。在450~510℃長期加熱會產生475℃脆性。為了細化晶粒,可在鋼中加入鈦、氮等元素。鋼的流動性隨碳、鉻、錳、硅含量的增加而提高。焊接性尚可,焊補時鑄件應預熱到300~400℃,焊后應進行退火熱處理。

三、鑄造奧氏體不銹鋼的特性

   鑄造奧氏體不銹鋼,由于其耐蝕性優于鑄造馬氏體不銹鋼和鑄造鐵素體不銹鋼,因而得到廣泛應用。GB/T 2100-2002 國家標準中的20種耐蝕鑄鋼中就有 14種,其產量及用量約占不銹鋼鑄鋼的80%以上。經典的第一代奧氏體不銹鑄鋼稱18-8 鋼,含鉻約 18%(質量分數)左右,含鎳 8%~10%(質量分數),如ZG03Cr18Ni10、ZG03Cr18Ni10N、ZG09Cr19Ni9、ZG08Cr19Ni10N 等,是最典型最基本的代表性鋼種,其他奧氏體不銹鑄鋼均是在188鋼的基礎上發展起來的。奧氏體不銹鑄鋼也和奧氏體不銹鋼一樣,分為鉻鎳奧氏體不銹鑄鋼和無鎳、低鎳奧氏體不銹鑄鋼。

 1. 鉻鎳奧氏體不銹鑄鋼的特性

     鉻鎳奧氏體不銹鑄鋼具有很高的耐蝕性,與其他類不銹鑄鋼相比,其耐蝕性是最好的一類。該類鋼具有優良的韌性和塑性,易于加工成各種形狀的零件,在熱處理加熱時不發生 a→y 相變,并具有優良的焊接性。這類鋼的主要缺點是價格較貴。但由于它具有最好的耐蝕性,仍然是鑄造不銹鋼中使用最廣泛的一類鋼。國家標準中的14種奧氏體不銹鑄鋼全部是鉻鎳奧氏體不銹鑄鋼。

 2. 鉻錳氮奧氏體不銹鋼的特性

    鉻錳氮奧氏體不銹鑄鋼是無鎳和低鎳奧氏體不銹鑄鋼,雖然在新的國家標準中沒有,但傳統的奧氏體不銹鑄鋼有 ZG10Cr17Mn13N、ZG10Cr17Mn13Mo2N、ZG10Cr17Mn13Mo2CuN、  ZG10Cr17Mn13Mo2Cu2N 和 ZG10Cr17MnNi3Mo3Cu2N 等。

    該類鋼以強烈形成奧氏體元素錳和氮取代高含量的鎳,并加入銀、銅等,以提高鋼的耐蝕性。其耐蝕性略低于鉻鎳奧氏體不銹鑄鋼,但強度比鉻鎳奧氏體不銹鑄鋼高。

    鉻錳氮鑄造不銹鋼應進行1100℃水淬處理,使碳化物固溶以提高其耐蝕性。

    金相組織為奧氏體和少量鐵素體(5%~20%)的復相組織。鋼的流動性好,鑄造時氣孔敏感性較大,造型宜用干型,并用鉻礦砂、鋯砂等涂料。鋼的鑄造體收縮較大,如 ZG10Cr17Mn13Mo2Cu2N在1475℃澆注體積總收縮為5.7%。鑄造收縮率取2.2%~2.3%。這類鑄鋼的焊接性良好,可在室溫下焊接。