高硅耐蝕鑄鐵件硅與碳含量的影響

高硅鑄鐵中的硅對(duì)金相組織和性能影響較大。當(dāng)硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于15.2%時(shí)，高硅鑄鐵的金相組織為少量片狀石墨分布在富硅的鐵素體基體上；當(dāng)硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于15.2%時(shí)，鐵素體基體中析出η相(Fe₅Si₂)；隨硅量增加，η相增多，耐蝕性能增強(qiáng)。但合金的力學(xué)性能特別是塑性和韌性明顯下降，當(dāng)硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到15%時(shí)，其塑性幾乎為零，合金的強(qiáng)度和沖擊韌性很低，硬度高，脆性大，熱導(dǎo)率小以及線膨脹系數(shù)大，在鑄造生產(chǎn)過(guò)程很容易產(chǎn)生縮松、縮孔和裂紋等缺陷，不能經(jīng)受劇烈的溫度變化以及承受高壓、機(jī)械加工困難。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中一般控制高硅鑄鐵的含硅量在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍以內(nèi)，以減小鑄件的脆裂傾向，有利于穩(wěn)定高硅鑄鐵的力學(xué)性能。

高硅鑄鐵的含碳量越低，其硬度、脆性越高，流計(jì)動(dòng)性降低；含碳量過(guò)高會(huì)析出粗大石墨，引起嚴(yán)重的組織疏松。所以含碳量應(yīng)偏上限，使鑄鐵正好處于共晶成分附近，或稍過(guò)共晶。錳量過(guò)高對(duì)鑄鐵的耐蝕性和力學(xué)性能都不利，但在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)對(duì)性能沒(méi)有顯著影響。高硅鑄鐵中加人少量的稀土或稀土鎂，可以減小鑄件的氣孔和縮松傾向，有利于獲得致密鑄件，同時(shí)還可提高力學(xué)性能，改善耐蝕性和切削加工性能。

硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在10%~18%之間的Fe-Si-C鑄造合金稱為高硅鑄鐵。高硅鑄鐵硬而脆，力學(xué)性能較低，但耐腐蝕性很好。在強(qiáng)酸等許多腐蝕性介質(zhì)中表面都能形成一層致密的二氧化硅保護(hù)膜，使金屬基體不受腐蝕。高硅鑄鐵件可用于化工、石油化纖、冶金、國(guó)防以及其他工業(yè)所需的耐蝕鑄件，還可用于制造外加電流陰極保護(hù)用的輔助陽(yáng)極鑄件但不適于制造承受較大沖擊載荷，交變負(fù)荷或溫度突變的零部件。

高硅鑄鐵中常用的合金元素是鉬、鉻和銅。鉬能改善高硅鑄鐵在鹽酸中的耐蝕性。鉬能提高合金對(duì)氯離子的耐蝕能力，強(qiáng)化SiO₂保護(hù)膜。含鉬的高硅鑄鐵HTS-Si15Mo3RE也叫抗氯鑄鐵，其強(qiáng)度低于HTSSi15RE，也更脆。所以只有在特殊需要的場(chǎng)合使用。高硅鑄鐵中加人質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%~5%的鉻可進(jìn)一步提高在氧化性酸中的耐蝕性，但同時(shí)也降低鑄鐵的強(qiáng)度，增加胞性。

高硅鑄鐵中加人大量的銅會(huì)改善對(duì)熱硫酸的耐蝕性，因?yàn)殂~在晶界處析出可以促進(jìn)鐵素體晶粒的陽(yáng)極鈍化。銅可使高硅鑄鐵的強(qiáng)度和韌性有所提高，硬度降低，改善切削加工性能。高硅鋼鑄鐵可以進(jìn)行車、刨、鉆孔和螺紋加工。加工量大的高硅鑄鐵件常用加銅的牌號(hào)制造。如在HTSSi11Cu2的基礎(chǔ)上把Cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加到5%~6%，可使高硅銅鑄鐵的力學(xué)性能和可加工性進(jìn)一步得到改善。用這種高硅銅鑄鐵制造的高揚(yáng)程水泵，用于含泥沙的高腐蝕性的礦坑水，使用效果很好。

在高硅鑄鐵中加入銅，并配合加入少量其他元索，可以進(jìn)一步改善高硅鑄鐵的力學(xué)性能。例如在俄羅斯4C15 (硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)14.6%)的基礎(chǔ)上加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.10%的銅，0.1%~0.3% 的釩，0.05%~0.2%的釔，0.1%~0.3%的鉛和0.1%~0.3%的硒等元素，得到的新型高硅鑄鐵比原來(lái)的9C15強(qiáng)度和沖擊值提高一倍，耐蝕性提高1.5-2倍。日本專利昭和57-8178在高硅鑄鐵中加人質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%的石墨，0.4%的銅和0.005%的鎂，不僅使抗彎強(qiáng)度達(dá)到378MPa，硬度降到了315HBW以下，可以進(jìn)行機(jī)械加工，在硫酸和硝酸中的耐蝕性也明顯提高。日本住友重型機(jī)械鑄鍛株式會(huì)社采用添加適當(dāng)合金元素與特殊處理工藝相結(jié)合的方法改進(jìn)高硅鑄鐵的性能，使高硅鑄鐵金相組織明顯細(xì)化，石墨呈粒狀和短條狀，抗拉強(qiáng)度達(dá)到180~210MPa，抗彎強(qiáng)度達(dá)300~330MPa。在HISSi15中加人Cu和稀土，可使石墨的形態(tài)由長(zhǎng)片狀改變?yōu)閺澢?、斷續(xù)的短片狀和點(diǎn)狀，并使Si的分布均勻，組織致密，晶粒明顯細(xì)化，改善了力學(xué)性能和耐蝕性。加人w(Cu)=5%或加人w(稀土)=0.2%，耐蝕性分別比普通高硅鑄鐵提高了1.7倍和1.3倍。而Cu和稀士同時(shí)加人的復(fù)合作用優(yōu)于單獨(dú)加人的作用，耐蝕性比普通高硅鑄鐵提高了3.8倍。

在硝酸和硫酸中，除了對(duì)熱的稀硝酸和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%~30%左右的熱硫酸耐蝕性較差之外，高硅耐蝕鑄鐵對(duì)各種溫度和質(zhì)量分?jǐn)?shù)的硝酸、硫酸及兩者的混酸都有很好的耐蝕性。在各種質(zhì)量分?jǐn)?shù)和溫度的磷酸、醋酸和蟻酸、脂肪酸、乳酸等有機(jī)酸中高硅耐蝕鑄鐵都很耐蝕。Si15型高硅鑄鐵在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的鹽酸中耐蝕性不好，可通過(guò)加人Cr、Mo加以改善或提高Si質(zhì)量分?jǐn)?shù)至17%而提高耐蝕性。在氫氟酸、苛性堿、亞硫酸、氟化物、鹵素等介質(zhì)中也是不耐蝕的。

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了耐磨耐蝕鑄鐵件（以下簡(jiǎn)稱鑄件）的術(shù)語(yǔ)和定義、牌號(hào)、技術(shù)要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則，以及標(biāo)志、貯存、包裝和運(yùn)輸?shù)取?本標(biāo)準(zhǔn)適用于冶金、建材、電力、建筑、交通、石油、化工和機(jī)械等行業(yè)的以磨料磨損為主的濕態(tài)腐蝕磨料磨損工況易磨蝕零部件，例如管道、渣漿泵過(guò)流件、混凝土泵分配閥過(guò)流件、瀝青攤鋪機(jī)螺旋葉片、混凝土攪拌機(jī)襯板和葉片、濕磨筒式磨機(jī)磨球和磨段等，其他類型的耐磨耐蝕鑄鐵件也可參照?qǐng)?zhí)行。2100433B

耐蝕鎂合金是指鐵、銅、鎳等雜質(zhì)含量很低的高純鎂合金，也泛指Mg-Mn系等耐蝕性較好的鎂基合金 。

李衛(wèi)、鄧世萍、宋量、喬峰、李文政、汪德發(fā)、平憲忠、王小非、周道宏、劉中益。