GB_T 2100—2017《通用耐蚀钢铸件》标准解读.pdf
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1、2015名称基本致。9232023年第7 期/第7 2 卷标准化FOUNDRY铸造GB/T2100一2 0 17 通用耐蚀钢铸件标准解读陈亚涛1.2,王灵水1,2,郑霏1,2(1.中船双瑞(洛阳)特种装备股份有限公司,河南洛阳47 10 0 0;2.洛阳船舶材料研究所,河南洛阳47 10 2 3)摘要:介绍了GB/T2100一2 0 17 标准的主要修订内容,通用耐蚀钢铸件的牌号、化学成分、力学性能、热处理、焊补、试验方法、验收规则以及标准的特点和典型应用案例。标准中涉及马氏体型、奥氏体型、双相(奥氏体-铁素体)型三大类2 7 种不锈钢铸件牌号,能够满足各种腐蚀工况环境对铸件耐蚀性能和力学性能
2、的要求。在选材时要结合不锈钢的特性和服役工况环境,综合考虑材料成本、制造成本和工艺难易程度,优选出性价比高的耐蚀钢铸件牌号,提升装备的安全性和可靠性。关键词:通用耐蚀钢铸件;标准;不锈钢;应用1标准概况作者简介:陈亚涛(197 6-),男,高级工程师,主要从事新材料、新产品的研发工作。E-mail:12 6 3 0 90 3 46 中图分类号:TG142文献标识码:A文章编号:10 0 1-497 7(2 0 2 3)07-0923-08收稿日期:2022-07-29收到初稿,2022-09-27收到修订稿。为满足各种腐蚀环境对耐蚀钢铸件的需求,198 1年7 月1日,国家标准总局发布了GB/
3、T21001980不锈耐酸钢铸件技术条件 标准,涉及18 种不锈钢(马氏体型2 种,铁素体型3 种,奥氏体型10 种,双相型2 种,沉淀硬化型1种);2 0 0 2 年5月17日,国家质量监督检验检疫总局发布了GB/T2100一2 0 0 2 一般用途耐蚀钢铸件 2 ,涉及19种不锈钢(马氏体型5种,奥氏体型12 种,双相型2 种);2 0 17 年11月1日,国家质量监督检验检疫总局和国家标准化管理委员会发布了GB/T2100一2 0 17通用耐蚀钢铸件3 标准,涉及2 7 种不锈钢(马氏体型7 种,奥氏体型13 种,双相型7 种)。GB/T21002017通用耐蚀钢铸件是在参考国内外耐蚀钢
4、铸件材料发展水平和应用现状的基础上,结合我国现有工艺装备水平及检测能力,采用重新起草法对ISO 11972:2015Co r r o s i o n-r e s i s t a n t c a s t s t e e l s f o r g e n e r a l a p p l i c a t i o n s (41修订而成。GB/T2100一2 0 17 通用耐蚀钢铸件作为我国耐蚀钢铸件基础通用技术标准,明确了通用耐蚀钢铸件的技术要求,试验方法,检验规则及标志、贮存、包装和运输等通用技术要求。2标准的主要修订内容2.1对标准名称进行了修改标准名称修改为通用耐蚀钢铸件,与ISO11972:2
5、.2对规范性引用文件进行了修改GB/T21002017引用标准2 9项,GB/T21002017根据引用标准的变化以及对引用标准的需求,对GB/T2100一2 0 0 2 的2 3 项引用标准做了具有技术性差异的调整,以适应我国目前的技术现状,主要修改内容如下。(1)引用标准版本要求。GB/T2100一2 0 0 2 中规定引用标准版本均为有效;引用标准最新版本使用时,需各方探讨使用的可能性。GB/T2100一2 0 17 规定凡是注Vol.72No.72023924铸造FOUNDRY标准化日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本标准;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于
6、本标准。(2)引用标准变化。更新引用标准13 项:GB/T223.4、G B/T 2 2 3.5、G B/T 2 2 3.12、G B/T 2 2 3.19、G B/T223.24、G B/T 2 2 3.2 6、G B/T 2 2 3.3 7、G B/T 2 2 3.40、GB/T 229、G B/T 6 0 6 0.1、G B/T 6 414、G B/T 113 51和GB/T11352,取消了版本日期,其最新版本适用于本标准,使标准的时效性更强。更新合并引用标准1项:GB/T2100一2 0 0 2 引用的GB/T2281987和GB/T63971986被GB/T2282002替代,而后
7、GB/T2282002又被GB/T228.12010替代,因此GB/T21002017将GB/T2281987和GB/T63971986合并为GB/T228.1。删除引用标准8 项:GB/T223.1一19 8 1、GB/T223.21981、G B/T 2 2 3.3 19 8 8、G B/T 43 3 4.12000、G B/T 43 3 4.3 2 0 0 0、G B/T 43 3 4.52 0 0 0、G B/T5613一1995、ISO4990:198 6。这些删除的引用标准有些被新标准所替代;有些可单独列入采购技术协议中。新增引用标准15项:根据GB/T2100一2 0 17 标准
8、内容的需求,新增引用标准GB/T 222、G B/T 2 2 3.13、GB/T 223.43、G B/T 2 2 3.6 1、G B/T 2 2 3.6 9、G B/T223.85、G B/T 56 7 7、G B/T 7 2 3 3.1、G B/T 8 17 0、G B/T9443、G B/T 9 444、G B/T 1117 0、G B/T 142 0 3、G B/T15056、G B/T 2 0 0 6 6。2.3对耐蚀钢的牌号和化学成分进行了修改GB/T21002017在ISO11972:2 0 152 4种牌号的基础上增加了常用的ZG20Cr13、ZG 0 6 C r 13 Ni
9、4和ZG10Cr12Ni1牌号,共有2 7 种牌号。与GB/T2100一200219种牌号相比较,GB/T21002017主要做了如下修改:(1)删除了高镍ZG03Cr14Ni14Si4牌号,修改、完善了其余18 种牌号成分,并按照GB/T5613对牌号重新进行了表示。(2)增加了9种不锈钢牌号及其化学成分标准值,其中马氏体不锈钢2 种(ZG06Cr13Ni4Mo和ZG10Cr12Ni1),奥氏体不锈钢2 种(ZG025Cr20Ni25Mo7CulN和ZG025Cr20Ni19Mo7CuN),双相不锈钢5种(ZG05Cr26Ni6Mo2N、ZG 0 3 C r 2 2 Ni6 M o 3 N.
10、ZG03Cr25Ni7Mo4WCuN、ZG 0 3 Cr 2 6 Ni 7 M o 4Cu N和ZG03Cr26Ni6Mo3Cu1N)。其中双相不锈钢由于具有较高的力学性能和优良的耐蚀性能得到广泛应用,但是GB/T21002017未对成分PREN值和铁素体含量提出控制要求,不能充分发挥双相不锈钢优良的耐蚀性能。2.4对耐蚀钢的力学性能进行了修改GB/T21002017对标ISO11972:2 0 15力学性能指标,对GB/T2100一2 0 0 2 的力学性能指标进行了修正,使力学性能指标更切合工程实际,主要修改内容如下。(1)马氏体不锈钢:ZG15Cr13修改了伸长率标准值;删除了ZG06C
11、r12Ni4(Q T 2)的性能指标,ZG06Cr13Ni4性能指标与ZG06Cr12Ni4(Q T 1)对应,并修改了冲击功标准值;ZG20Cr13变动较大,最大厚度从3 0 0 mm降至150 mm,最小屈服强度从440 MPa降至3 90 MPa,最小抗拉强度从6 10 MPa降至590 MPa,标准中冲击功统一为KV2,将最小冲击功从AKu58J修改为KV,20 J。(2)奥氏体不锈钢:ZG03Cr19Ni11、ZG07Cr19Ni10、ZG 0 7 C r19 Ni11Nb、ZG03Cr19Ni11Mo2、ZG 0 7 C r 19 Ni11M o 2、ZG07Cr19Ni11Mo2
12、Nb、ZG 0 7 Cr 19Ni 12 M o 3 修改了屈服强度标准值。(3)双相不锈钢:ZG03Cr26Ni6Mo3Cu3N和ZG03Cr26Ni6Mo3N修改了屈服强度和伸长率标准值。(4)增加了9种不锈钢牌号及其力学性能标准值。2.5对耐蚀钢的热处理工艺进行了修改为获得良好的耐蚀钢性能,实现成分、组织和性能的最佳匹配,GB/T2100一2 0 17 根据目前耐蚀钢技术发展水平,结合ISO11972:2 0 15的热处理工艺,对GB/T2100一2 0 0 2 的热处理工艺做了如下修改。(1)马氏体不锈钢。ZG20Cr13将“950 退火+10 50 油淬+7 50 8 0 0 空冷”
13、修改为“加热到9501050保温、空冷或油淬+6 8 0 7 40 回火、空冷”,虽然标准中取消了退火工艺,对退火工艺不做强制性要求,但是铸造厂也可根据铸件结构及壁厚情况自行实施;ZG20Cr13淬火温度高于10 0 0 时易出现过热现象,致使马氏体晶粒粗大、残留奥氏体和铁素体增多,降低钢的冲击韧性和耐蚀性,因而标准中将淬火温度降至9 50 10 50;ZG20Cr13高温回火组织为回火索氏体+铁素体,标准中将回火温度降至6807 40,虽然塑韧性有所降低,但是强度得到提高,能够实现强度、塑性和冲击韧性的较好匹配,同时钢的耐蚀性能也有所提高。9252023年第7 期/第7 2 卷标准化FOUN
14、DRY铸造ZG06Cr13Ni4将奥氏体化温度范围从“10 0 0 1100”缩减至“10 0 0 10 50”,与ISO11972:2015保持一致,同时删除了ZG06Cr12Ni4(Q T 2)热处理工艺相关内容。(2)奥氏体不锈钢。奥氏体不锈钢在加热到高温时不发生相变,其热处理就是把钢加热到高温下,在奥氏体再结晶的同时,使铸态组织中的碳化物(M 2 3 C、M C、M.C等)和金属间相(相、相、m相等)充分分解固溶到奥氏体中,然后快速冷却,使碳在奥氏体中以固溶状态保持到常温,从而提高奥氏体不锈钢的耐蚀性。在奥氏体不锈钢中,钼促进金属间相和碳化物的沉淀,并且随着钼含量的增加,碳化物和金属间
15、相的析出敏感性显著增强,对钢的力学性能和耐蚀性能产生不利影响。固溶处理温度取决于碳化物和金属间相的分解温度和溶解速度,加热温度越高,其固溶速度越快,但是加热温度过高会引起钢中晶粒长大,降低钢的强度。因此标准中根据钼和碳的含量将奥氏体不锈钢的固溶处理温度设定四个温度区间,便于制造厂家根据合金成分对固溶处理温度进行选择和控制,一般情况下,碳含量高时,固溶处理温度取上限,碳含量低时,固溶处理温度取下限。因此在标准中,ZG03Cr19Ni11、ZG 0 3 Cr 19Ni 11N、ZG07Cr19Ni10和ZG07Cr19Ni11Nb将固溶处理温度从“1050”修改为“10 50 1150”;ZG03
16、Cr19Ni11Mo2、ZG03Cr19Ni11Mo2N、ZG 0 7 C r 19 Ni11M o 2 和ZG07Cr19Ni11Mo2Nb将固溶处理温度从“10 8 0”修改为“10 8 0 1150”;ZG03Cr19Ni11Mo3和ZG03Cr19Ni11Mo3N将“112 0 固溶处理、淬火”修改为“加热到112 0、保温、固溶处理、水淬”;ZG07Cr19Ni12Mo3将固溶处理温度从“112 0”修改为“112 0 118 0”;同时将“随厚度增加,提高空冷速度”统一修改为“也可根据铸件厚度空冷或其他快冷方法”。(3)双相不锈钢。双相不锈钢提高固溶处理温度,有助于铸态中析出的碳氮
17、化物和金属间化合物等析出相充分溶解,提高双相不锈钢的力学性能和耐蚀性能,但是加热温度过高不仅会使钢中晶粒粗大影响钢的性能,也会使固溶后钢中铁素体含量增多。因此,ZG03Cr26Ni6Mo3Cu3N和ZG03Cr26Ni6Mo3N将固溶处理温度从“112 0”修改为“112 0 1150”。(4)增加了9种不锈钢牌号及其热处理工艺要求。2.6对重大焊补技术要求进行了修改GB/T21002017将GB/T21002002附录AISO4990:198 6 中的9.8 焊补内容与焊补章节合并,并对重大焊补的焊补工艺文件和焊补过程记录以及焊补后处理进行了补充和完善,使焊补程序合规、焊补过程可控,有效保证
18、了焊补质量。2.7对力学性能检验的检验规则进行了修改(1)G B/T 2 10 0 一2 0 17 新增双基尔试块规格,并对单铸梅花试块和单基尔试块的尺寸进行了修改,同时也对力学性能用辅助试块的厚度进行了规定。(2)G B/T 2 10 0 一2 0 17 对力学性能复验进一步明确了处理流程和要求。2.8对其他主要内容的修改(1)G B/T 2 10 0 2 0 17 将GB/T21002002中的验收规则和试验方法”章节分成两个章节,即“试验方法”和“检验规则”,内容更加充实,要求更加明晰。(2)G B/T 2 10 0 2 0 17 删除了有关晶间腐蚀倾向检验的相关内容。3标准的主要内容本
19、标准分为6 个章节,2 个资料性附录,与GB/T2100一2 0 0 2 标准的结构基本相同。3.1适用范围本标准2 7 种不锈钢牌号适用于各种腐蚀工况环境的通用耐蚀钢铸件,基本上可以满足各种腐蚀工况环境对铸件耐蚀性能和力学性能的要求。本标准规定了通用耐蚀钢铸件的技术要求,试验方法,检验规则及标志、贮存、包装和运输等通用技术要求。3.2技术要求3.2.1通用耐蚀钢的牌号、化学成分和力学性能本标准规定的2 7 种不锈钢牌号、化学成分、力学性能与ISO标准对应的牌号、化学成分、力学性能分别见表1和表2。由表1和表2 可知,本标准基本参考了国际标准ISO11972:2 0 15,同时结合国内技术水平
20、及应用现状,对材料的化学成分和力学性能进行了调整,使其适应性更强。马氏体不锈钢的耐蚀性比奥氏体不锈钢和双相不锈钢要差,一般应用于腐蚀性较弱如大气、水蒸气和水等介质且要求较高力学性能的工况环境中。本标准中马氏体不锈钢牌号除了ZG20Cr13为马氏体铬不锈钢外,其余均为马氏体铬镍不锈钢。在马氏体不锈Vol.72 No.72023926铸造FOUNDRY标准化表1通用耐蚀钢铸件化学成分Table 1 Chemical composition of general corrosion resistant steel castingsWR/%国标与ISO标准化学成分序号对应的材料牌号CSiMnPSCrM
21、oNi其他ZG15Cr130.800.8010.150.0350.02511.5013.500.501.00GX12Cr121.01.0ZG20Cr130.160.240.600.0350.02511.5014.0021.00GX20Cr140.160.231.000.0450.0312.5014.501.00ZG10Cr13Ni2Mo30.101.001.000.0350.02512.0013.500.200.501.002.00GX7CrNiMo12-1Cu0.50,V0.05ZG06Cr13Ni4Mo40.061.001.000.0350.02512.0013.500.703.505.0
22、0W0.10GX4CrNi13-4ZG06Cr13Ni41.0012.0013.000.7050.061.000.0350.0253.505.00GX4CrNi12-41.511.513.01.0ZG06Cr16Ni5Mo60.060.801.000.035 0.02515.0017.000.701.504.006.00GX4CrNiMo16-5-1ZG10Cr12Ni1Cuo.30,V0.3070.100.400.500.800.0300.02011.5012.500.500.801.50GX8CrNi12-1Cu0.30,V0.08ZG03Cr19Ni1180.031.502.000.03
23、50.02518.0020.009.0012.00NO.20GX2CrNi19-11ZG03Cr19Ni11N2.0090.031.500.0400.03018.0020.009.0012.00NO.120.20GX2CrNiN19-111.5ZG07Cr19Ni10100.071.501.500.0400.03018.0020.008.0011.00GX5CrNi19-10ZG07Cr19Ni11Nb110.071.501.500.0400.03018.0020.009.0012.00Nb8C1.00GX5CrNiNb19-11ZG03Cr19Ni11Mo2120.031.502.000.0
24、350.02518.0020.002.002.509.0012.00NO.20GX2CrNiMo19-11-2ZG03Cr19Ni11Mo2NNO.100.20130.031.502.000.0350.03018.0020.002.002.509.0012.00GX2CrNiMoN19-11-2NO0.120.20ZG05Cr26Ni6Mo2N140.051.002.000.035 0.02525.0027.001.302.004.506.50NO0.120.20GX4CrNiMoN26-5-2ZG07Cr19Nil1M02150.071.501.500.0400.03018.0020.002
25、.002.509.0012.00GX5CrNiMo19-11-2ZG07Cr19Ni11Mo2Nb160.071.501.500.0400.03018.0020.002.002.509.0012.00Nb8C1.00GX5CrNiMoNb19-11-2ZG03Cr19Ni11Mo3170.031.501.500.0400.03018.0020.003.003.509.0012.00GX2CrNiMo19-11-3ZG03Cr19Ni11Mo3N180.031.501.500.0400.03018.0020.003.003.509.0012.00N0.0100.20GX2CrNiMoN19-11
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