不锈钢铸件的特点及冷裂纹的预防措施

发布时间：2016年8月29日   |   阅读次数： 97

不锈钢铸件的特点及冷裂纹的预防措施
不锈钢铸件是指固溶组织中铁素体相和奥氏体相约各占一半的不锈钢。双相不锈钢将奥氏体不锈钢所具有的优良韧性和焊接性与铁素体不锈钢所具有的较高强度和耐氯化物应力腐蚀性能结合在一起，使双相不锈钢兼有铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的优点。20世纪80年代，随着石油、天然气等能源产业的崛起，因油气产品生产运输的介质条件通常为HZS-COZ-C1-耐氯化物应力腐蚀性能优良的双相不锈钢得到了迅猛的发展和应用，逐渐替代了原来较为昂贵的奥氏体不锈钢和超级奥氏体不锈钢，成为和马氏体、铁素体、奥氏体不锈钢相并列的一个钢种，广泛应用于石油、化工和海洋工程等领域。目前双相不锈钢己经发展了三代，其中以瑞典SAF2205为代表的第二代双相不锈钢目前应用最为普遍，耐孔蚀性能良好，同时具有良好的强度和韧性；第三代双相不锈钢又称为超级双相不锈钢，以瑞典SAF2507为代表，具有较高的合金含量(Cr--24%~26%~Ni--6%~8%)和氮含量(N--0.24%一0.32%，耐腐蚀性能和力学性能优良，适用于更为苛刻的介质条件。
虽然双相不锈钢的耐氯化物应力腐蚀性能优势十分突出，但由于双相不锈钢本身固有的成分和组织特性，也给双相不锈钢的生产带来了许多困难，如双相不锈钢具有高Cr,Ni含量和高N含量等成分特性，钢液流动性差，易出现夹渣和气孔等铸造缺陷，这些铸造缺陷极易引发裂纹；双相不锈钢线收缩大，结晶温度范围宽，热裂倾向较大；尤其是双相不锈钢组织由铁素体和奥氏体两相组成，铁素体不锈钢所具有的。相脆性、475℃脆性和晶粒粗化脆性在双相不锈钢中依然存在，同样使双相不锈钢铸件极易产生裂纹缺陷。
目前裂纹己成为影响双相不锈钢铸件质量最严重的缺陷之一。超级双相不锈钢由于具有更高的合金含量和氮含量，由铸造缺陷引发裂纹的倾向性更大。本文主要针对双相不锈钢铸件在生产过程中出现裂纹的原因和预防措施进行总结和评述，以供双相不锈钢铸件生产领域的工作者参考。
目前双相不锈钢铸件裂纹大部分都属于冷裂纹，是由于铸件在低温冷却阶段出现了。相脆性475℃脆性或晶粒粗化脆性等这些可以降低双相不锈钢铸件本身强韧性的因素而形成的。相析出温度区间为600~900℃，475℃脆性温度区间为400~500℃，双相不锈钢铸件在这两个温度区间内停留时间过长，就会引起。相脆性和475℃脆性；晶粒粗化脆性同样是铸件在高温区停留时间长晶粒长大而导致的；可见，双相不锈钢铸件在各个脆性温度区间停留的时间越长，脆越大，强度降低越严重，越易出现冷裂纹，因此防止双相不锈钢铸件出现冷裂纹的措施就是使铸件快速通过脆性温度区间。现就双相不锈钢铸件实际生产的各个工序，总结冷裂纹的预防措施。
1）拆箱工序中冷裂纹的预防措施。双相不锈钢铸浇注后，铸件在铸型中的冷却是十分缓慢的。要使铸件快速通过脆性温度区间，可以通过高温拆箱来实现，即双相不锈钢铸件冷却到900~1100℃时快速拆箱，拆箱后保证铸件温度应在900~1100℃，迅速将整个铸件放入水中冷却，或者进行强制风冷或喷雾水冷；甚至为了防止铸件在拆箱过程中温降过大，拆箱后仅去除表面型砂，而保留砂芯，直接入水冷却。
高温拆箱后铸件也可以不经水冷处理，而直接转入热处理工序，这种情况下拆箱后的铸件温度可以适当放宽，转入热处理炉时铸件温度保证在700~800℃以上即可。
2）热处理工序中冷裂纹的预防措施。在热处理工序中，为使铸件快速通过脆性温度区间，热处理炉需要提前预热。对于厚度差异较大的铸件，还应适当减慢升温速度，并采用阶梯式加热工艺，例如在500℃保温1h。800℃保温等。
3）切冒口工序中冷裂纹的预防措施。采用氧炔焰或气刨切冒口时，应采用强制水冷，或者采用水刀切割技术，使铸件快速通过脆性温度区间。
此外，铸造缺陷引起的冷裂纹由于是铸造缺陷导致的，则可通过采取预防铸造缺陷的措施来防止此类冷裂纹的产生。其中，气孔缺陷可以通过调整化学成分以提高氮溶解度、采用高温发气少的涂料、烘烤砂型并及时浇注等措施来解决。夹渣缺陷可以通过改善浇注工艺、保证钢液浇注平稳等措施加以避免。
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