合金鑄鋼的特殊用途高合金鑄鋼
高合金鑄鋼是指合金元素總含量在10%以上的合金鑄鋼。按其用途區分為:鑄造不銹鋼,耐熱鑄鋼和耐磨耐蝕合金鑄鋼。
鑄造不銹鋼 (1)鐵素體型不銹鑄鋼。這類鋼以鉻為主要合金元素,中國常用的牌號有ZG1Cr17、ZGlCr19M02、ZGCr28,用於硝酸、氮肥、化纖等工業。(2)馬氏體型不銹鑄鋼。中國牌號有ZGlCr13、ZG2Cr13、用於制造要求承受沖擊負荷和韌性高但介質濃度不高條件下工作的鑄件。可作泵殼、葉輪、閥門等。(3)奧氏體型不銹鋼。這類鋼含有較高的鉻和鎳,中國常用的牌號有ZGOCr18Ni9、ZGlCr18Ni9、ZG0Cr18Ni9Ti、ZG1Cr18Ni9Ti、ZG0Cr18Ni12Mo2Ti、ZG1Cr18Ni12Mo2Ti、ZG1Cr24Ni20Mo2Cu3、ZG1Cr18Mn8NiN等,其用途廣泛,典型鋼號是ZG0Cr18Ni9和zG1Cr18Ni9。(4)奧氏體壹鐵素體型不銹鋼。這類鋼中含錳和氮以節約鎳,中國常用牌號有ZG1Cr17Mn9Ni4Mo3Cu2N、ZG1Cr18Mn13Mo2CuN。對耐蝕性要求不高,但要求高的力學性能時,可以使用中、高強度馬氏體不銹鋼。適於作壁厚100mm以下鑄件的中國牌號有ZG10Cr13、ZG20Cr13、ZG10Cr13Ni1、ZG10Cr13Ni1Mo。適於作壁厚l00~200mm鑄件的有ZG06Cr13Ni4Mo、ZG06Cr13Ni6Mo、ZG06Cr16Ni5Mo。(5)沈澱硬化型不銹鋼。中國牌號為ZG0Cr17Ni4Cu4Nb,這類鋼具有高的強度、韌性和耐磨性。可用於化工、造船、航空等部門,作高強度耐磨耐蝕鑄件。
不銹鋼的鑄造性差,鋼水流動性低,易產生冷隔或夾渣,為此要提高澆註溫度,壹般不低於1530℃。澆註系統截面積應較碳素鋼鑄件大30%~50%。不銹鋼體積收縮值大,易產生縮孔和疏松,鑄件冒口較碳鋼件應大20%~30%。鑄件熱裂傾向大,澆溫高易粘砂,鑄造工藝均應采取相應措施。奧氏體壹鐵素體型不銹鋼的鑄造性能較好,但對氣孔敏感性較大。
耐熱鑄鋼 耐熱鑄鋼按用途分為耐熱不起皮鑄鋼(抗氧化鋼)和熱強鑄鋼。常用的抗氧化鋼有耐熱鉻鋼,以鉻為主要合金元素。鉻含量低者為13%~14%,高者達25%~35%,有時還加入少量矽或鎳,如ZG40Cr9Si2,其最高抗氧化溫度為800℃,長期受載時低於700℃,可制作坩堝、爐門、底板等。
熱強鋼通常為馬氏體型或奧氏體型,後者熱強性能好,可用在600℃以上。鉻鎳含量高的如zG35(:r26Ni,可用到1100℃,廣泛用於各種爐子構件。
耐熱鋼的鑄造性能差,其特點與不銹鋼類似。鐵鋁錳型耐熱鋼的鋼液極易氧化,易產生表面皺皮、體積收縮大,易出裂紋。冶煉和鑄造工藝上均應註意。
(1)鉻鎳耐熱鋼。這類鋼是奧氏體型抗氧化鋼。奧氏體型不銹鋼也有抗氧化性能,但前者的碳含量高些並常含有矽,如ZG35Ni24Crl8Si2。其最高使用溫度1100℃,可作加熱爐傳送帶,螺桿、緊固件等承載件。
(2)鉻錳氮型抗氧化鋼。其中有11%~13%的錳,並加入少量氮以代鎳,有時還加入少量矽以提高抗氧化性能,如ZG30Cr18Mn12Si2N。其最高使用溫度950℃,強度和熱疲勞性好,可作爐罐、爐底板、支承架、吊架等。這類鋼有奧氏體+鐵素體的雙相組織,力學性能優於鉻鎳鋼。
(3)鐵鋁錳型抗氧化鋼。其中錳、鋁含量低者如ZG5Mn16Al3Si2(Mnl5.50%~16.50%,Al2.70%~3.00%),高者如zG7Mn29A19Si(Mn28.0%~30.0%,A19.0%~10.0%)。
鑄造工具鋼 鑄造工具鋼分為刀具鑄鋼和模具鑄鋼。刀具鑄鋼是以鎢、鉻為主要合金元素的高合金鑄鋼,如中國的ZGW18Cr4V、ZGW12Cr4V4Mo、ZGW9Cr4V2、ZGW9Cr4V等。為消除宏觀偏析和細化組織,澆註時溫度應低。鋼的收縮量大,,導熱性差,易產生裂紋。模具鑄鋼以鉻、鉬為主要合金元素,中國常用的牌號是ZG5crMnMo,為提高鋼液的流動性,鋼中矽含量應適當提高。
耐磨耐蝕合金鑄鋼 為制造水輪機上鑄件(轉子和葉片等),研制的抗磨耐蝕合金鑄鋼,以鉻、鎳、鉬、銅為主要合金元素。鋼的淬透性高,硬度高,在水流沖蝕磨損條件下有好的耐蝕抗磨性能。中國常用的牌號是ZG0Cr13Ni6MoR、ZG0Cr13Ni4MoR、ZG15MnMoV—Cu。