鎢合金鑄鐵

影響鎢合金鑄鐵性能的因素主要有：縮小奧氏體區(qū)，降低碳在奧氏體內(nèi)的溶解度，使共晶點(diǎn)和共析點(diǎn)向含碳量低的方向移動。

鎢合金鑄鐵含有堅硬碳化物，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。

在普通砂型條件下，鎢含量對碳化物形態(tài)的影響趨勢為：W=3%，碳化物呈大塊網(wǎng)狀；W=6-20%，碳化物呈孤立狀 網(wǎng)狀；W>20%時呈孤立狀。W<5%時，隨著鎢量的增加，磨損失重急劇減少，耐磨性增大，以后繼續(xù)增加鎢含量，對磨損量影響不明顯；W<20%時，鎢量對沖蝕磨損的影響很明顯，因此在選用鎢合金鑄鐵時一定要考慮使用條件。

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?

鎢合金鑄鐵今后的研究主攻方向在于以下兩點(diǎn)：

1. 深入開展鎢合金鑄鐵的基礎(chǔ)研究，對鎢合金鑄鐵的結(jié)晶過程，高溫?zé)崦浶阅埽顾釅A腐蝕性能，脆斷機(jī)理和不同磨損條件下的抗磨性能及抗磨機(jī)理進(jìn)行深入研究。

2. 提高鎢合金鑄鐵韌性的研究，鎢合金鑄鐵中碳化物呈網(wǎng)狀或大塊狀分布，顯著降低其韌性，限制了它的應(yīng)用，為了發(fā)揮鎢合金鑄鐵的耐磨性，擴(kuò)大它的應(yīng)用范圍，有必要進(jìn)一步提高其韌性。

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：一種是在有潤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；另一種是在無潤滑、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

減摩鑄鐵在有潤滑、受黏著磨損條件下工作，如機(jī)床導(dǎo)軌、發(fā)動機(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硬的強(qiáng)化相。

一般珠光體灰鑄鐵能滿足這一要求，鐵素體是軟基體，磨損后形成溝槽，可儲存潤滑油，以降低磨損；滲碳體是硬質(zhì)相，起耐磨作用；片狀石墨可起儲油潤滑作用。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。廣泛用來制造軋輥、車輪等耐磨件。

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能力的鑄鐵。氧化是鑄鐵在高溫下與周圍氣氛接觸使表層發(fā)生化學(xué)腐蝕的現(xiàn)象。生長是鑄鐵在反復(fù)加熱冷卻時產(chǎn)生的不可逆體積長大的現(xiàn)象：鑄件“生長”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。通過加入球化劑和鉻、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、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。

溫度特性

性質(zhì)(1)鉬鎢合金的熔點(diǎn)隨鎢含量的增加而提高，當(dāng)鎢含量增加到25%時，合金的熔點(diǎn)比純鉬大約提高200℃(見圖1)。因此，可以根據(jù)使用溫度和要求的

合金熔點(diǎn)，在2620～3410℃的范圍內(nèi)選擇相應(yīng)的合金成分。這一優(yōu)點(diǎn)也是鉬鎢合金得以較廣泛使用的優(yōu)勢之一。鉬鎢合金中鎢含量與合金熔點(diǎn)的關(guān)系示于圖1中。

晶格常數(shù)

鉬鎢合金的晶格常數(shù)和密度隨鎢含量的增加呈線性函數(shù)提高。鉬鎢合金的硬度和強(qiáng)度也基本上隨鎢含量的增加而提高

硬度

合金的最高室溫硬度值處于鎢含量90%～100%之間，其維氏硬度值高達(dá)3530～3860MPa，比純鉬高一倍多。合金的最高高溫硬度值處于鎢含量70%～85%之間。當(dāng)鎢含量由O增加到40%時，加工態(tài)鉬鎢合金的室溫抗拉強(qiáng)度由617MPa提高到900MPa。真空電弧熔煉鉬鎢合金錠的硬度值列于表中。

真空電弧熔煉鉬鎢合金錠的硬度值

強(qiáng)化機(jī)制二元系鉬鎢合金的強(qiáng)化作用主要是固溶強(qiáng)化和應(yīng)變強(qiáng)化。當(dāng)合金中加入鈦、鋯、鈮、碳等合金元素時則引起明顯的沉淀強(qiáng)化作用。常用的鉬鎢合金的名義成分為：Mo-20W、Mo-30W、Mo-50W、Mo-75W、Mo-90W以及Mo-25W-0.1Zr-0.03C、Mo-25W-1.67Nb-10.37Ti-0.12ZI-0.18C等。

由鎢和錸所組成的合金。一類為低錸合金，含錸在5%以下；另一類是高錸合金，含錸為20%～30%。其制取方法和鎢材相仿，主要的應(yīng)用是特種電子管和彩色顯像管的燈絲，要求高強(qiáng)度和高塑性的高溫部件，由低錸合金和高錸合金配對可用于測量1500～3000℃高溫的熱電偶。利用鎢錸熱電偶代替鉑銠熱電偶測溫可以節(jié)約貴重的鉑、銠等金屬。錸也是稀散金屬，資源較少，較貴，如非必要，應(yīng)盡量采用不加錸或少加錸的鎢合金。