合金铸铁简介

时间：2023-10-26 百科知识版权反馈

【摘要】：合金铸铁与合金钢相比，熔炼简单，成本低廉，基本上能满足性能的要求，但力学性能较差，脆性较大。在润滑条件下工作的耐磨铸铁，其组织应为软基体上分布有硬的组织组成物，使软基体磨损后形成沟槽，保持油膜。此外，这些元素还会提高铸铁的临界点，使铸铁在使用温度范围内不发生固态相变，使基体组织为单相铁素体，因而提高了铸铁的耐热性。耐腐蚀铸铁是指在腐蚀性介质中工作时具有耐腐蚀能力的铸铁。

任务3　合金铸铁简介

随着生产的发展，铸铁不仅要求具有较高的力学性能，同时还要求具有某些特殊性能。为此，在熔炼铸铁时有意加入一些磷、硅、铬、钼、铜等合金元素。合金铸铁与合金钢相比，熔炼简单，成本低廉，基本上能满足性能的要求，但力学性能较差，脆性较大。

常用的合金铸铁有耐磨铸铁、耐热铸铁和耐腐蚀铸铁三种。

一、耐磨铸铁

在无润滑的干摩擦条件下工作的零件应具有均匀的高硬度组织。白口铸铁是较好的耐磨铸铁，但脆性大，不能承受冲击载荷。因此，生产中常采用冷硬铸铁（或称激冷铸铁），即用金属型铸铁耐磨的表面，而其他部位用砂型，同时适当调整铁液化学成分（如减少含硅量），保证白口层的深度，而心部为灰口组织，从而使整个铸件既有较高的强度和耐磨性，又能承受一定的冲击。

我国试制成功的中锰球墨铸铁即在稀土镁球墨铸铁中加入w_Mn＝5．0%～9．5%，w_Si＝3．3%～5．0%，并适当高速冷却，使铸铁基体获得马氏体、大量残余奥氏体和渗碳体。这种铸铁具有高的耐磨性和抗冲击性，可代替高锰钢或锻钢，适用于制造农用耙片、犁铧、饲料粉碎机锤片、球磨机磨球、衬板、煤粉机锤头等。

在润滑条件下工作的耐磨铸铁，其组织应为软基体上分布有硬的组织组成物，使软基体磨损后形成沟槽，保持油膜。珠光体灰铸铁基本上能满足这样的要求，其中铁素体为软基体，渗碳体层片为硬的组织组成物，同时石墨片起储油和润滑作用。为了进一步改善其耐磨性，通常将w_P提高到0．4%～0．6%，做成高磷铸铁。由于普通高磷铸铁的强度和韧性较差，故常在其中加入铬、钼、钨、钛、钒等合金元素，做成合金高磷铸铁，用于制造机床床身、汽缸套、活塞环等。此外，还有钒钛耐磨铸铁、铬钼铜耐磨铸铁、硼耐磨铸铁等。

二、耐热铸铁

铸铁的耐热性主要是指在高温下的抗氧化和抗生长能力。在高温下工作的铸件，如炉底板、换热器、坩埚、炉内运输链条和钢锭模等，要求有良好的耐热性，应采用耐热铸铁。

在铸铁中加入硅、铝、铬等合金元素，使表面形成一层致密的SiO₂、Al₂O₃、Cr₂O₃保护膜等。此外，这些元素还会提高铸铁的临界点，使铸铁在使用温度范围内不发生固态相变，使基体组织为单相铁素体，因而提高了铸铁的耐热性。

耐热铸铁按其成分可分为硅系、铝系、硅铝系及铬系等。其中铝系耐热铸铁脆性较大，铬系耐热铸铁价格较贵，故我国多采用硅系和硅铝系耐热铸铁，主要用于制造成加热炉附件，如炉底、烟道挡板、传递链构件等。

三、耐腐蚀铸铁

耐腐蚀铸铁是指在腐蚀性介质中工作时具有耐腐蚀能力的铸铁。普通铸铁的耐腐蚀性差，因为组织中的石墨或渗碳体会促进铁素体的腐蚀。

加入Al、Si、Cr、Mo等合金元素，在铸铁表面形成保护膜或使基体电极电位升高，可以提高铸铁的耐腐蚀性能。耐腐蚀铸铁分为高硅耐腐蚀铸铁和高铬耐腐蚀铸铁。其中应用最广的是高硅耐腐蚀铸铁，其中w_Si高达14%～18%，在含氧酸（如硝酸、硫酸等）中的耐腐蚀性不亚于1Cr18Ni9，而在碱性介质和盐酸、氢氟酸中，由于表面SiO₂保护膜遭到破坏，会使耐腐蚀性降低。可在铸铁中加入w_Cu为6．5%～8．5%的铜，改善高硅铸铁在碱性介质中的耐腐蚀性；为改善在盐酸中的耐腐蚀性，可向铸铁中加扩w_Mo为2．5%～4．0%的钼。

耐腐蚀铸铁主要用于化工机械，如制造容器、管道、泵、阀门等。

复习思考题7

1．名词解释。

石墨化过程　石墨形态　碳当量　铸铁的时效

2．何谓铸铁？根据铸铁中碳的形态不同可分为哪几类？

3．何谓石墨化？石墨铸铁的形成分哪几个阶段？

4．影响石墨化的主要因素是什么？为什么？

5．铸铁的强度主要由什么决定？用什么方法可提高强度？铸铁的硬度由什么决定？用什么方法可以提高硬度？铸铁的抗拉强度高，其硬度是否一定高？为什么？

6．试从组织上来分析灰铸铁的性能特点。

7．生产中出现下列现象时，应采取什么措施予以防止或改善。

（1）机床床身铸造后即切削加工，过后发现机床床身产生过量变形。

（2）灰铸铁薄壁处出现白口组织，难以切削加工。