[发明专利]一种高强度奥氏体不锈钢铸钢件的铸造方法

说明书

本发明涉及一种用于大型铸钢件的高强度奥氏体不锈钢铸钢件的铸造方法，首先根据铸钢件的标准成分进行铸钢件材料的优化设计，最终优化设计后不锈钢的合金组分质量百分含量为：C 0.045～0.07，Si 0.8～1.2、Mn 0.8～1.2、P≤0.025、S≤0.015、Cr18.5～19.5、Ni9.2～10.8、N 0～0.07，Mo 0.1～0.5,其余为不可避免的杂质元素和Fe，各元素百分量总和为100；按上述优化的合金组分进行材料熔炼和铸钢件的砂型浇注，凝固后降温至1000℃～800℃时进行高温打箱，初步清砂处理，并确保铸钢件温度大于800℃时进行快速循环水冷，再将铸钢件转入加热炉升温至1040℃～1060℃时保温10min～30min后，出炉淬火。本发明的铸造方法通过铸件合金元素的优化设计和浇注后打箱及热处理工艺的改进提高铸件强度和塑韧性。

技术领域

本发明涉及高强度合金钢铸造生产技术领域，特别涉及一种用于大型铸钢件的高强度奥氏体不锈钢铸钢件的铸造方法。

背景技术

现有技术中，一种材质牌号为ZG08Cr18Ni9的奥氏体不锈钢铸件产品，按照国标GB/T2100中该牌号的各合金元素成分及质量百分比含量为：C≤0.08，Si≤1.5，Mn=0.8～2.0，P≤0.040，S≤0.030，Cr：17.0～20.0，Ni：8.0～11.0，其余为铁（Fe）和不可避免的杂质。同时按照国标中要求的抗拉强度Rm≥441MPa、屈服强度Rp_0.2≥196MPa、延伸率A≥25%、断面收缩率Z≥32%、室温冲击韧性值akv≥98J/cm²，冲击功AKV2约为200J。现有一种大型铸钢件要求，将该奥氏体不锈钢铸钢件淬火固溶后交货，且抗拉强度Rm≥485MPa,屈服强度Rp_0.2≥205MPa，延伸率A≥25%,断面收缩率Z≥32%，-150℃下的冲击AKV2≥78J。对比国标看以看出，该产品抗拉强度要求被提高了44 MPa，屈服强度提高了9 MPa。冲击功的试验检测温度下调了一百多度，其它力学性能变化不大。

对上述合金成分的铸件，浇铸后整体冷却预清理后，进行淬火固溶处理。实际产生过程中，通过成分和热处理工艺的调整生产，发现该铸钢件产品要求固溶后抗拉强度≥485MPa这一指标很难实现，即使采用不同淬火介质（自来水、盐水）及搅拌冷却速度以及保温时间来进行试验改进，虽然强度得到了一些改善，但抗拉强度基本为440MPa～475MPa，屈服强度185MPa～240MPa（80%情况下，屈服强度能满足≥205 MPa,仍有20%的产品屈服强度达到不205 MPa）,延伸率50%～65%，断面收缩率64%～85%，室温AKV2能达到160J～180J，-150℃的AKV2能达到100J～120J。为此，抗拉强度为重点急需要采取相关措施提高的一个指标。

对于奥氏体不锈钢铸钢件，因为其铸态组织主要为奥氏体，淬火固溶后冷却到室温状态后组织亦然是奥氏体，故不可能通过热处理相变使之强化，使铸件强度提高。一般来说，对奥氏体不锈钢仅能通过冷加工进行强化，也就是形变硬化，使强度提高。对于同一牌号的奥氏体不锈钢，从标准中就可以看出，形变硬化后的材质如棒材、线材、板材、带材、丝材及锻件强度值明显高出了铸件。但对于大型铸钢件，不可能通过冷加工形变硬化强化,亦不能通过相变强化。因此，这种较大吨位的奥氏体不锈钢铸钢件如何在标准要求的成分范围内获得高强度又保证较高的塑韧性的要求，成为影响该类大型铸钢件质量的关键。

发明内容

本发明针对现有技术中大型铸钢件高强度高韧性的要求，提供一种高强度奥氏体不锈钢铸钢件的铸造方法，通过铸钢件合金元素的优化设计和浇注后打箱及热处理工艺的改进以提高铸件强度和塑韧性。