ZG40Cr25Ni20Si2钢具有良好的高温力学性能和抗氧化性、耐蚀性及组织稳定性,在汽车排气歧管、涡轮增压器壳体和汽轮机壳体等零部件上的应用日趋广泛。然而,生产实践发现,铸态合金中粗大的基体组织和较多的晶间碳化物易导致铸件热疲劳性能下降,使用寿命受到限制。本文旨在探索合金化处理和浇注温度对ZG40Cr25Ni20Si2钢微观组织及力学性能的作用规律,揭示ZG40Cr25Ni20Si2钢的强化机制,为优质耐热不锈钢铸件的生产提供理论支持。研究表明:铸态ZG40Cr25Ni20Si2钢的微观组织由奥氏体枝晶和晶间碳化物组成,细化并强化奥氏体基体组织,降低晶间碳化物数量,改善其形态及分布是提高合金高温强度和热疲劳性能的重要途径。在Al、Ti、V、W复合添加的情况下,Al、Ti元素能明显地细化晶粒;V和W则促进晶界碳化物的析出,且V元素能通过细化晶粒来改善碳化物的形态及分布。随着Al、Ti、W元素含量的增大,合金硬度显著提高。当同时添加V、Ti、W时,合金中奥氏体晶粒细化,碳化物增多且细化,但整体含量变化不大;而当同时添加Al、Ti、V、W元素时,奥氏体晶粒明显细化,但碳化物含量急剧增加,这说明当合金中含有强碳化物形成元素时,添加Al元素则强烈促进晶间碳化物的形成。在合金成分一定的情况下,随着铝含量的增加,一方面,ZG40Cr25Ni20Si2钢中奥氏体晶粒明显细化,枝晶形态由发达的树枝晶向规则的等轴晶转变;另一方面,碳化物增多且细化,形貌由长条状向断续规则的点状或球状转变;硬度升高,其值在175～181HB之间。随着合金元素的添加,在不同程度上均能起到细晶强化、弥散强化和固溶强化的作用。其中,Al元素具有明显的细晶强化和固溶强化作用,但是当铝含量大于1.5wt%时,奥氏体基体中出现富铝相,分布于晶粒内部或晶界附近,恶化耐热钢的力学性能,故铝含量不宜超过1.5wt%;Ti能明显细化晶粒,起到细晶强化的作用,但是当Ti元素含量过高时,即大于1.0%后,钢中碳化物含量增多,降低钢的力学性能;V元素能改善碳化物形态及分布,具有弥散强化的作用;而W元素除了固溶于奥氏体中,还易形成碳化物,增加钢中碳化物的含量,在一定程上亦具有弥散强化的作用。随着浇注温度的升高,奥氏体枝晶二次臂间距趋于增大,枝晶形貌变得粗壮;晶间碳化物逐渐减少且细化,呈类球状弥散分布于晶界和晶粒内部;合金的抗拉强度和伸长率都明显提高,特别是浇注温度为1628℃时,抗拉强度达到495MPa,伸长率高达16%。