[发明专利]一种防止小口径双相不锈钢轴套离心铸造裂纹缺陷的方法

说明书

技术领域

本发明属于离心铸造技术领域，具体涉及一种防止小口径双相不锈钢轴套离心铸造裂纹缺陷的方法。 

背景技术

不锈钢是铬含量大于10.5％（质量分数），且具有不锈性和耐酸性能的一系列铁基合金的统称，不锈钢是钢铁材料中最复杂的钢类，其钢种繁多（上百种），性能各异，目前一般将不锈钢分为奥氏体、马氏体、铁素体、奥氏体＋铁素体双相和沉淀硬化不锈钢5种类型。奥氏体不锈钢具有面心立方晶体结构，无磁性，不能通过热处理强化，奥氏体不锈钢塑性好、强度低；马氏体不锈钢金相组织中主要是低碳板条状马氏体，屈服强度约为奥氏体不锈钢的2倍，但伸长率也只有奥氏体不锈钢的一半左右。根据大量的生产实践表明——奥氏体不锈钢在离心铸造中产生热裂的倾向较小，马氏体不锈钢在离心铸造中产生热裂的倾向比奥氏体不锈钢要大；双相不锈钢在离心铸造中产生热裂的倾向比马氏体不锈钢还要大得多。目前已有的铸钢离心铸造方面论文资料多是对碳素铸钢（如ZG200-400、ZG310-570等），低合金钢（如ZG35Mn钢、ZG35CrMnSi钢等），奥氏体不锈钢（如ZG1Cr18Ni9Ti钢、ZG1Cr18Ni9Nb钢等）的研究，而对于离心铸造中热裂倾向很高的双相不锈钢套类件的研究，较为罕见。 

根据手册（干勇等主编.钢铁材料手册[M].北京：化学工业出版社，2009.7.第一版）可知，双相不锈钢一般指奥氏体、铁素体共同存在所构成的钢种，目前广泛应用的是钢中α相（铁素体）和γ相（奥氏体）各占约50％的钢种。按双相钢中主体元素类型，双相不锈钢可分为Cr-Ni和Cr-Mn-N两个系列，但得到广泛应用的是Cr-Ni系双相不锈钢，为了得到恰 当α与γ两相比例的组织，Cr-Ni系双相不锈钢中的铬量较高而镍量低，为了得到更加理想的耐蚀性，在Cr-Ni尚需加入钼、氮、铜、钨、铌、钛等。在此系列中主要钢类有18-5（Cr-Ni），22-5，25-5等三类。双相不锈钢在凝固状态下基本上是100％铁素体，在正常凝固和随后冷却过程中，在高温（1300℃附近）奥氏体首先在铁素体晶界上生核然后优先沿结晶学方向在晶内长大。由于在铁素体向奥氏体的转变过程中必然伴随合金元素的扩散，奥氏体形成元素（碳、氧、镍和铜）向奥氏体中积聚，而铁素体形成元素（铬、钼、钨和硅）向铁素体中积聚。 

双相不锈钢兼有铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的特性，与铁素体不锈钢相比，它的韧性高、脆性转变温度低、耐晶间腐蚀和焊接性能显著提高，但仍保留了475℃脆性，σ相脆性等。与奥氏体不锈钢相比，其强度水平高，其屈服强度是奥氏体不锈钢的2倍，此外耐晶间腐蚀、耐应力腐蚀、耐腐蚀疲劳性能显著提高。有资料表明（吴玖.双相不锈钢[M].北京：冶金工业出版社，2000；朗宵等.我国船用铸造双相不锈钢的研究和应用进展[J].铸造.2011，（5）期；粱田等.核电叶轮用双相不锈钢热处理工艺研究[J].金属学报.2011，（7）期），双相不锈钢含有较高的Cr，离心铸造时铸件凝固从900℃～650℃温度区间内，在高温δ铁素体内会析出富Cr的σ相，σ相是一种Fe-Cr金属间化合物，晶体结构为正方晶系，有磁性，硬而脆，σ相是双相不锈钢中危害性最大的一种析出相，使钢的韧性、塑性和耐腐蚀性能显著降低，双相不锈钢的冷却速率越小，铁素体相分解就越完全，促使σ相析出就越多，相对硬度也越高，钢越易变脆；在400℃～500℃温度区间，双相不锈钢易产生475℃脆性。生产实践还表明——离心铸造时，当其他条件相同，铬含量较高的双相不锈钢，在高温δ铁素体内析出富Cr的σ相更多一些，故伸长率也更低一些，比起铬含量相对较低的双相不锈钢来说，热裂倾向更高一些。 

根据手册（机械工程学会铸造学会.铸造手册第6卷，特种铸造[M]. 北京：机械工业出版社，1994.），康斯坦丁诺夫根据试验和经验数据得出,铸件如果在自由表面上的有效重度为3.4×106N/m³时,就可以保证得到形状完整、组织致密的铸件。据此可推导出在独联体和我国得到广泛使用的康斯坦丁诺夫离心转速公式，实际生产中需要将公式乘以一个系数β,即：n=55200γ·r0β]]>