高硅耐蝕鑄鐵件特點

硅的質量分數(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，力學性能較低，但耐腐蝕性很好。在強酸等許多腐蝕性介質中表面都能形成一層致密的二氧化硅保護膜，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用的輔助陽極鑄件但不適于制造承受較大沖擊載荷，交變負荷或溫度突變的零部件。

高硅鑄鐵中的硅對金相組織和性能影響較大。當硅的質量分數(shù)小于15.2%時，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；當硅質量分數(shù)大于15.2%時，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。但合金的力學性能特別是塑性和韌性明顯下降，當硅的質量分數(shù)達到15%時，其塑性幾乎為零，合金的強度和沖擊韌性很低，硬度高，脆性大，熱導率小以及線膨脹系數(shù)大，在鑄造生產過程很容易產生縮松、縮孔和裂紋等缺陷，不能經受劇烈的溫度變化以及承受高壓、機械加工困難。因此，在實際生產中一般控制高硅鑄鐵的含硅量在標準規(guī)定范圍以內，以減小鑄件的脆裂傾向，有利于穩(wěn)定高硅鑄鐵的力學性能。

高硅鑄鐵的含碳量越低，其硬度、脆性越高，流計動性降低；含碳量過高會析出粗大石墨，引起嚴重的組織疏松。所以含碳量應偏上限，使鑄鐵正好處于共晶成分附近，或稍過共晶。錳量過高對鑄鐵的耐蝕性和力學性能都不利，但在標準范圍內對性能沒有顯著影響。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，同時還可提高力學性能，改善耐蝕性和切削加工性能。

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。鉬能提高合金對氯離子的耐蝕能力，強化SiO₂保護膜。含鉬的高硅鑄鐵HTS-Si15Mo3RE也叫抗氯鑄鐵，其強度低于HTSSi15RE，也更脆。所以只有在特殊需要的場合使用。高硅鑄鐵中加人質量分數(shù)為4%~5%的鉻可進一步提高在氧化性酸中的耐蝕性，但同時也降低鑄鐵的強度，增加胞性。

高硅鑄鐵中加人大量的銅會改善對熱硫酸的耐蝕性，因為銅在晶界處析出可以促進鐵素體晶粒的陽極鈍化。銅可使高硅鑄鐵的強度和韌性有所提高，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制造。如在HTSSi11Cu2的基礎上把Cu的質量分數(shù)增加到5%~6%，可使高硅銅鑄鐵的力學性能和可加工性進一步得到改善。用這種高硅銅鑄鐵制造的高揚程水泵，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，可以進一步改善高硅鑄鐵的力學性能。例如在俄羅斯4C15 (硅的質量分數(shù)14.6%)的基礎上加質量分數(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的9C15強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量分數(shù)為0.2%的石墨，0.4%的銅和0.005%的鎂，不僅使抗彎強度達到378MPa，硬度降到了315HBW以下，可以進行機械加工，在硫酸和硝酸中的耐蝕性也明顯提高。日本住友重型機械鑄鍛株式會社采用添加適當合金元素與特殊處理工藝相結合的方法改進高硅鑄鐵的性能，使高硅鑄鐵金相組織明顯細化，石墨呈粒狀和短條狀，抗拉強度達到180~210MPa，抗彎強度達300~330MPa。在HISSi15中加人Cu和稀土，可使石墨的形態(tài)由長片狀改變?yōu)閺澢?、斷續(xù)的短片狀和點狀，并使Si的分布均勻，組織致密，晶粒明顯細化，改善了力學性能和耐蝕性。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和稀士同時加人的復合作用優(yōu)于單獨加人的作用，耐蝕性比普通高硅鑄鐵提高了3.8倍。

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

本標準規(guī)定了耐磨耐蝕鑄鐵件（以下簡稱鑄件）的術語和定義、牌號、技術要求、試驗方法、檢驗規(guī)則，以及標志、貯存、包裝和運輸?shù)取?本標準適用于冶金、建材、電力、建筑、交通、石油、化工和機械等行業(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、渣漿泵過流件、混凝土泵分配閥過流件、瀝青攤鋪機螺旋葉片、混凝土攪拌機襯板和葉片、濕磨筒式磨機磨球和磨段等，其他類型的耐磨耐蝕鑄鐵件也可參照執(zhí)行。2100433B

耐蝕鎂合金是指鐵、銅、鎳等雜質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。