ZG20Cr13高强度不锈钢铸件GB/T6967标准铸造技术解析

ZG20Cr13高强度不锈钢铸件材料特性与标准定位

ZG20Cr13属于马氏体不锈钢，其化学成分（以质量分数计）为：C（0.16%-0.24%）、Cr（11.5%-13.5%）、Si（≤1.00%）、Mn（≤1.00%），辅以微量的硫、磷控制（均≤0.035%）。该材料通过热处理（如淬火+回火）后，可获得屈服强度≥400MPa、抗拉强度≥600MPa的优异力学性能，硬度范围达170-235HBS，适用于制造承受高应力、耐磨损且需一定耐蚀性的工程结构件。

GB/T6967标准聚焦于中高强度不锈钢铸件的生产规范，明确以力学性能为核心验收指标，适用于壁厚≤200mm的铸件。标准中对ZG20Cr13的力学性能和铸造工艺提出严格分级要求，例如冲击吸收功需满足特定J值，确保材料在复杂工况下的可靠性。

ZG20Cr13高强度不锈钢铸件GB/T6967标准铸造件

二、ZG20Cr13高强度不锈钢铸件铸造工艺关键控制点

1. 模具设计与预处理

• 分型面优化：针对复杂结构件（如叶轮、阀体），需设计多向分型面以避免铸件开裂，同时设置冷铁或冒口以控制凝固顺序。

• 预热措施：模具预热至200-300℃，减少铸件与模具温差，防止热裂缺陷。

2. 熔炼与浇注控制

• 成分调控：采用电弧炉+精炼工艺，确保Cr含量稳定在12%-14%，C含量控制在0.16%-0.24%，避免δ铁素体过量影响韧性。

• 浇注参数：浇注温度控制在1550-1600℃，采用热壳工艺（型壳≥700℃），配合真空负压造型技术，提高铸件致密度。

3. 凝固与冷却控制

• 阶梯冷却：对壁厚差异大的铸件（如轴承座），采用分段控温冷却，厚大部位覆盖保温材料，减少热应力。

• 清砂时机：浇注后6小时再进行脱壳，避免过早激冷导致内应力集中。

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三、热处理与性能调控

1. 热处理工艺设计

• 退火：850-900℃保温2-4小时，炉冷至500℃以下，消除铸造内应力。

• 淬火+回火：1000-1050℃油淬后，于650-700℃回火，获得回火马氏体+残余奥氏体组织，平衡强度与韧性。

2. 性能验证方法

• 无损检测：执行GB/T6402-2008标准，采用超声波探伤（UT）检测内部缺陷，磁粉检测（MT）验证表面裂纹。

• 金相分析：按GB/T13298制备试样，确保马氏体级别≤3级，避免粗大晶粒降低耐蚀性。

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四、典型应用与案例

1. 能源装备领域

• 水轮机叶片：利用ZG20Cr13的抗泥沙磨损特性，某水电站采用该材料铸造的转轮叶片，在含沙量8kg/m³的江水中运行5年未出现明显蚀损。

2. 汽车工业

• 发动机排气歧管：经热处理后硬度达HRC48，在800℃高温下连续工作1000小时未发生变形，满足国六排放标准。

3. 化工设备

• 耐腐蚀泵体：在输送浓度30%硫酸的工况下，ZG20Cr13铸件年腐蚀速率＜0.05mm，远低于普通碳钢。

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五、质量控制体系

1. 化学分析：按GB/T223采用ICP-OES法检测Cr、C等关键元素，确保成分波动在标准允许范围内。

2. 机械性能抽样：每批次抽取3件试块，进行轴向拉伸、冲击、硬度全项检测，数据需满足GB/T6967表2规定。

3. 尺寸精度保障：利用三坐标测量仪（CMM）检测关键尺寸，公差遵循GB/T6414-1999的CT12-CT14级要求。
   

ZG20Cr13高强度不锈钢铸件在GB/T6967标准框架下，通过精准的化学成分控制、优化的铸造及热处理工艺，实现了性能与成本的平衡。其在能源、化工、汽车等领域的广泛应用。