消失模鑄造技術(shù)生產(chǎn)2520、2535及2848耐熱鋼/不銹鋼鑄件的運用消失模鑄造技術(shù)生產(chǎn)耐熱鋼鑄件：2520、2535及2848的應(yīng)用與優(yōu)勢

摘要： 本文探討了消失模鑄造（Expendable Pattern Casting, EPC）工藝在制造2520（0Cr25Ni20）、2535（1Cr25Ni35）及2848（0Cr19Ni13Mo3）等耐熱鋼及不銹鋼鑄件中的應(yīng)用。重點分析了該工藝如何克服傳統(tǒng)鑄造方法的局限性，實現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)、高表面質(zhì)量及優(yōu)異性能鑄件的近凈形生產(chǎn)，滿足高溫、腐蝕等苛刻工況的需求。

一、 引言：耐熱材料的挑戰(zhàn)與機遇

2520（美國牌號310S，國標(biāo)0Cr25Ni20）、2535（國標(biāo)1Cr25Ni35）和2848（美國牌號317L，國標(biāo)00Cr19Ni13Mo3）是奧氏體耐熱不銹鋼的典型代表。它們憑借其出色的高溫抗氧化性、抗?jié)B碳性、蠕變強度以及良好的耐腐蝕性能，被廣泛應(yīng)用于石化裂解爐管、熱處理爐輻射管、高溫?fù)Q熱器、煙道系統(tǒng)、核電及新能源裝備等關(guān)鍵領(lǐng)域。

然而，這些材料合金含量高、熔體粘度大、收縮特性特殊，且最終產(chǎn)品往往結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對鑄造工藝提出了要求。傳統(tǒng)砂型鑄造在生產(chǎn)此類鑄件時，常面臨以下挑戰(zhàn)：

* 復(fù)雜內(nèi)腔：制芯、下芯困難，精度難以保證。消失模鑄造2520/2535/2848耐熱鋼不銹鋼鑄件

* 表面質(zhì)量：易產(chǎn)生粘砂、表面粗糙等問題，增加清理和機加工成本。

* 尺寸精度：因模具、砂芯偏差，精度控制難度大。

消失模鑄造技術(shù)以其的技術(shù)優(yōu)勢，為高效、高質(zhì)量生產(chǎn)這類鑄件提供了理想的解決方案。

二、 消失模鑄造工藝原理與核心優(yōu)勢

消失模鑄造是一種近凈形鑄造技術(shù)，其工藝流程主要包括：預(yù)發(fā)泡、熟化、模具成型制取白模（EPS、STMMA或EPMMA）、白模簇組合、浸涂特制耐火涂料、烘干、填入干砂振動造型、在負(fù)壓下澆注金屬液使白模氣化消失、金屬液置換充型、凝固冷卻后得到鑄件。

對于2520、2535、2848等材料，該工藝的優(yōu)勢尤為突出：消失模鑄造2520/2535/2848耐熱鋼不銹鋼鑄件

1. 的設(shè)計自由度：白?？赏ㄟ^模具發(fā)泡成型出任何復(fù)雜結(jié)構(gòu)，包括傳統(tǒng)鑄造難以實現(xiàn)的復(fù)雜流道、細(xì)小翅片、內(nèi)置迷宮結(jié)構(gòu)等，滿足耐熱件對散熱面積和結(jié)構(gòu)效率的追求。

2. 優(yōu)異的表面質(zhì)量：鑄件表面光潔度高（可達(dá)Ra 12.5-25μm），無飛邊毛刺，能極大減少甚至免除機械加工，直接降低高硬度、高韌性耐熱鋼的加工成本。

3. 的尺寸精度：避免了起模、下芯等操作帶來的誤差，鑄件尺寸精度可達(dá)CT7-CT9級，實現(xiàn)近凈形生產(chǎn)。

4. 簡化生產(chǎn)流程：無需配砂、混砂、制芯，減少了大量砂處理設(shè)備，工藝流程簡化，生產(chǎn)效率高。

5. 組織致密性：合理的澆注系統(tǒng)和負(fù)壓抽氣作用，有利于金屬液的平穩(wěn)充型和補縮，減少氣孔、夾渣等缺陷，提升鑄件致密性和高溫性能。

三、 消失模鑄造耐熱鋼鑄件的關(guān)鍵技術(shù)控制點

要成功生產(chǎn)出高質(zhì)量的2520、2535、2848鑄件，必須對以下關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行精確控制：

1. 白模質(zhì)量控制：

   * 材料選擇：通常選用STMMA（苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物）珠粒，其碳?xì)埩袅康陀诩僂PS，能減少對高合金鋼表面增碳的風(fēng)險。

   * 成型密度：在保證白模強度的前提下，盡可能降低密度，以減少澆注時的發(fā)氣量。

2. 涂料技術(shù)：

   * 這是消失模鑄造耐熱鋼的核心技術(shù)。涂料必須具備的耐火度、良好的透氣性和強度。

   * 耐火骨料：常選用鋯英粉、剛玉粉、高鋁礬土等高級耐火材料，以抵抗高達(dá)1500℃以上的鋼液高溫。

   * 透氣性：良好的透氣性至關(guān)重要，它能確保白模氣化產(chǎn)物被快速抽離型腔，防止鑄件產(chǎn)生氣孔、碳缺陷等。

3. 澆注系統(tǒng)設(shè)計與工藝參數(shù)：

   * “慢-快-慢"澆注原則：初始慢速以平穩(wěn)引氣，隨后快速充型以避免澆不足和冷隔，末期慢速以利于補縮。

   * 合理的澆注溫度：2535等材料澆注溫度范圍較窄（約1560-1600℃）。溫度過高加劇金屬液氧化和反應(yīng)，過低則流動性差。需根據(jù)鑄件壁厚精確調(diào)控。

   * 負(fù)壓度控制：維持穩(wěn)定的負(fù)壓（通常-0.025 ~ -0.05 MPa），是保證型腔穩(wěn)定、排氣順暢的關(guān)鍵。

4. 熔煉與澆注：

   * 采用中頻感應(yīng)爐熔煉，精確控制合金成分，特別是C、Cr、Ni、Mo等關(guān)鍵元素的含量。

   * 進(jìn)行有效的脫氧和精煉處理，降低鋼液中氣體和夾雜物含量。

   * 澆注前需充分靜置，使熔渣上浮，確保鋼液純凈。

四、 三種典型材料的應(yīng)用側(cè)重

* 2520 (0Cr25Ni20, 310S)：通用型奧氏體耐熱鋼。因其優(yōu)異的抗氧化性（最高可達(dá)1150℃）和成本效益，應(yīng)用。消失模鑄造特別適合生產(chǎn)其爐用構(gòu)件，如吊架、爐柵、導(dǎo)軌等。

* 2535 (1Cr25Ni35, 330)：抗?jié)B碳、抗熱震。更高的鎳含量使其在高溫下具有更好的抗?jié)B碳性和抗熱疲勞性能，常用于滲碳?xì)夥障碌臓t罐、馬弗罩、輻射管等。消失模工藝可一體成型其復(fù)雜的中空夾套結(jié)構(gòu)。

* 2848 (00Cr19Ni13Mo3, 317L)：耐高溫腐蝕與點蝕。鉬（Mo）元素的加入顯著提高了其在氯化物等惡劣環(huán)境下的抗點蝕和縫隙腐蝕能力，同時保有良好的高溫性能。常用于化工、環(huán)保領(lǐng)域的熱交換部件。消失模鑄造的高表面質(zhì)量保留了其耐蝕性。

五、 結(jié)論

消失模鑄造技術(shù)憑借其 near-net-shape（近凈形）成形能力、的表面質(zhì)量和設(shè)計自由度，已成為生產(chǎn)2520、2535、2848等耐熱鋼及不銹鋼復(fù)雜鑄件的工藝之一。通過精確控制白模、涂料、澆注和熔煉等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，可以有效解決高合金鋼鑄造的難點，生產(chǎn)出內(nèi)部質(zhì)量優(yōu)異、性能可靠、具有高度競爭力的耐熱部件，為能源、化工、冶金等工業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)升級提供強有力的支撐。