合金鑄鐵

合金鑄鐵光譜標(biāo)準(zhǔn)樣品成分如下：

鑄鐵中常用的合金元素

鑄鐵中加入能形成致密氧化膜的元素，如Si、Cr、Al，等可提高鑄鐵的抗氧化性能。在500—700℃工作的耐熱鑄件，常用低鉻（Cr：0.5—1.9%）或低鉻低銅合金鑄鐵。在>800℃工作的零件，主要用高硅（Si>5%），高鋁（Al：25%）和高鉻（Cr：32—36%）的合金鑄鐵。目前硅和硅鋁等合金鑄鐵應(yīng)用較廣，它們有很好的耐熱性和高溫強(qiáng)度。

合金鑄鐵件應(yīng)用的范圍甚為廣泛。由于它們?cè)谑褂弥兴憩F(xiàn)出來(lái)的優(yōu)越性和經(jīng)濟(jì)性，因而在某些情況下代替了鑄鋼件、鍛件和可鍛鑄鐵件。在大多數(shù)情況下，合金鑄鐵件且代替了非合金鑄鐵件。如：動(dòng)力機(jī)、化工設(shè)備、泵和壓縮機(jī)。軋研設(shè)備和耐磨鑄件、工作母機(jī)、金屬加工模具等。

隨著工業(yè)的發(fā)展，對(duì)鑄鐵性能的要求愈來(lái)愈高，即不但要求它具有更高的力學(xué)性能，有時(shí)還要求它具有某些特殊的性能，如高耐磨性、耐熱及耐蝕等。為此向鑄鐵（灰口鑄鐵或球墨鑄鐵）鐵液中加入一些合金元素，可獲得具有某些特殊性能的合金鑄鐵。合金鑄鐵與相似條件下使用的合金鋼相比，熔煉簡(jiǎn)便、成本低廉，其具有良好的使用性能。但它們大多具有較大的脆性，力學(xué)性能較差。

鑄鐵是由鐵、碳和硅等組成的合金。它比碳鋼含有較多硫、磷等雜質(zhì)元素。為了進(jìn)一步提高鑄鐵的力學(xué)性能或特殊性能，還可以加入合金元素，或提高硅、錳、磷等元素的含量，這種鑄鐵稱(chēng)為合金鑄鐵。

常用的合金鑄鐵分為：耐磨鑄鐵、耐熱鑄鐵、耐蝕鑄鐵等。

合金鑄鐵耐磨鑄鐵

耐磨鑄鐵按其工作條件大致可分為兩類(lèi)：一種是在有潤(rùn)滑條件下工作的減摩鑄鐵，如機(jī)床導(dǎo)軌、氣缸套、環(huán)和軸承等；另一種是在無(wú)潤(rùn)滑、受磨料磨損條件下工作的抗磨鑄鐵，如犁鏵、軋輥及球磨機(jī)零件等。

1）減摩鑄鐵

減摩鑄鐵在有潤(rùn)滑、受黏著磨損條件下工作，如機(jī)床導(dǎo)軌、發(fā)動(dòng)機(jī)缸套、活塞環(huán)、軸承等。減摩鑄鐵的組織通常是在軟基體上牢固地嵌有堅(jiān)硬的強(qiáng)化相。

一般珠光體灰鑄鐵能滿(mǎn)足這一要求，鐵素體是軟基體，磨損后形成溝槽，可儲(chǔ)存潤(rùn)滑油，以降低磨損；滲碳體是硬質(zhì)相，起耐磨作用；片狀石墨可起儲(chǔ)油潤(rùn)滑作用。在普通灰鑄鐵中加入適量的磷、釩、鉻、鉬、稀土等元素，可增加珠光體，細(xì)化珠光體和石墨，進(jìn)一步提高硬度和耐磨性。

在普通灰鑄鐵基礎(chǔ)上，將磷含量提高到0.4%～0.6%，即形成高磷鑄鐵。磷可與鐵素體或珠光體形成磷共晶（F Fe₃P，P Fe₃P或F P Fe₃P），呈斷續(xù)網(wǎng)狀分布在基體上，形成在軟基體上分布著硬質(zhì)相，顯著提高了鑄鐵的耐磨性。由于普通高磷鑄鐵的強(qiáng)度和韌性較差，常加入鉻、鉬、鎢、銅等合金元素，使其組織細(xì)化，進(jìn)一步提高機(jī)械性能和耐磨性。

2）抗磨鑄鐵

抗磨鑄鐵在干摩擦及磨粒磨損條件下工作．如軋輥、犁鏵、磨球等。這類(lèi)鑄鐵不僅受到嚴(yán)重的磨損，而且承受很大的負(fù)荷，應(yīng)具有高而均勻的硬度。

白口鑄鐵就屬于這類(lèi)鑄鐵。但其脆性大，不能承受沖擊荷載，只能用于制造犁鏵、泵體、研磨機(jī)械的襯板、磨球等。

生產(chǎn)中常用激冷方法來(lái)獲得冷硬鑄鐵，即將鐵液注入放有冷鐵的金屬模成型，鑄件表層因冷速快得到一定深度的白口層而獲得高硬度、高耐磨性，而心部為灰口鑄鐵，具有一定的強(qiáng)度和韌性。廣泛用來(lái)制造軋輥、車(chē)輪等耐磨件。

在白口鑄鐵的基礎(chǔ)上加入14%～20%的鉻和少量的鉬、鎳、銅等元素形成的高鉻鑄鐵，組織中存在大量富鉻的M₇C₃型碳化物，其硬度極高，且分布不連續(xù)，使鑄鐵既具有很高的耐磨性，其韌性也得到改善：可用于制造大型球磨機(jī)的襯板和破碎機(jī)的錘頭等零件。

ω（Mn）=5.0%～9.5%，ω（Si）=3.3%～5.0%的中錳合金球磨鑄鐵，組織為馬氏體、殘余奧氏體、碳化物和球狀石墨，具有較高的強(qiáng)度、硬度和沖擊韌性，適于制造在沖擊載荷和磨損條件下工作的零件，如犁鏵、磨球及拖拉機(jī)履帶板等?？纱娌糠指咤i鋼和鍛鋼。

合金鑄鐵耐熱鑄鐵

耐熱鑄鐵指在高溫下具有良好的抗氧化和抗生長(zhǎng)能力的鑄鐵。氧化是鑄鐵在高溫下與周?chē)鷼夥战佑|使表層發(fā)生化學(xué)腐蝕的現(xiàn)象。生長(zhǎng)是鑄鐵在反復(fù)加熱冷卻時(shí)產(chǎn)生的不可逆體積長(zhǎng)大的現(xiàn)象：鑄件“生長(zhǎng)”的原因是氧化性氣體沿石墨片邊界或裂紋滲入鑄鐵內(nèi)部發(fā)生內(nèi)氧化；鑄件中的滲碳體在高溫下分解成密度小的石墨及在加熱冷卻過(guò)程中鑄鐵基體組織發(fā)生相變引起體積的不可逆膨脹。結(jié)果將使鑄件失去精度和產(chǎn)生微裂紋。

因此，制造高溫鑄鐵件，如加熱爐爐底板、換熱器、坩堝、廢氣管道及壓鑄模等，必須使用耐熱鑄鐵制造。

通常在鑄鐵中加入鋁、硅、鉻等合金元素提高鑄鐵的臨界溫度，得到單相鐵素體基體，消除滲碳體分解造成的生長(zhǎng)現(xiàn)象；通常還能形成致密穩(wěn)定的氧化膜，具有良好的保護(hù)作用，阻止鑄鐵繼續(xù)氧化和生長(zhǎng)。通過(guò)加入球化劑和鉻、鎳等合金元素，促使石墨細(xì)化和球化，球狀石墨互不連通可防止或減少氧化性氣體滲入鑄鐵內(nèi)部。

耐熱鑄鐵按其成分可分為硅系、鋁系、硅鋁系及鉻系等。

合金鑄鐵耐蝕鑄鐵

在石油化工、造船等工業(yè)中，閥門(mén)、管道、泵體、容器等各種鑄鐵件經(jīng)常在大氣、海水及酸、堿、鹽等介質(zhì)中工作，要求具有較高的耐蝕性能。普通鑄鐵通常是由石墨、滲碳體和鐵素體組成的多相合金在電解質(zhì)溶液中，石墨的電極電位最高，滲碳體次之，鐵素體最低。因此，鐵素體將不斷被溶解，產(chǎn)生嚴(yán)重的電化學(xué)腐蝕。為了提高鑄鐵基體的電極電位，并使鑄鐵表面形成一層致密的鈍化膜，需加入大量的硅、鋁、鉻、鎳、銅等合金元素，同時(shí)應(yīng)盡量降低耐蝕鑄鐵中的滲碳體和石墨含量，且組織最好為鐵素體加上孤立分布的球狀石墨組織。

耐蝕鑄鐵分為高硅、高鋁、高鉻耐蝕鑄鐵等，其中以高硅耐蝕鑄鐵應(yīng)用最廣。

鎢合金鑄鐵含有堅(jiān)硬碳化物，其組織和性能隨含鎢量而改變，鎢是穩(wěn)定的碳化物元素，因而鎢合金鑄鐵的普遍具有較好的穩(wěn)定性和耐磨性。鎢合金鑄鐵硬度高，耐磨性好，但韌性低，主要應(yīng)用于中、低應(yīng)力的磨損條件，目前主要有鎢錳合金白口鑄鐵，鎢鉻合金鑄鐵，鎢鐵合金鑄鐵等廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。

改良鎢合金鑄鐵的方法需要有變質(zhì)處理，熱塑性變形處理，多元微合金化，懸浮鑄造，加筋復(fù)合鑄造，高溫?zé)崽幚砗偷葴卮慊鹛幚淼确椒ā?

《合金鑄鐵球(YB/T 092-1996)》由中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社出版。2100433B