高矽耐蝕鑄鐵件是一種較脆的材料，需要進行消除內應力的熱處理，其消除內應力的熱處理是鑄件在紅熱狀態下開箱，並迅速排除一切阻礙鑄件自由收縮的機械阻力，清除澆冒口後將紅熱鑄件直接裝入高於600℃的預先加熱的熱處理爐內，以不大於45℃/h的速度將鑄件加熱到750~850℃保溫2~4 h，然後以不大於45℃/h的速度降溫至不大於100℃後出爐空冷。
基本介紹
- 中文名：高矽耐蝕鑄鐵件
- 外文名：High silicon corrosion resistant cast iron parts
- 處理：消除內應力
- 目的：排除機械阻力
- 預熱溫度：高於600℃
- 處理速度：以不大於45℃/h
特點,矽與碳含量的影響,合金元素的加入,耐酸性能,
特點
矽的質量分數在10%~18%之間的Fe-Si-C鑄造合金稱為高矽鑄鐵。高矽鑄鐵硬而脆，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緻密的二氧化矽保護膜，使金屬基體不受腐蝕。高矽鑄鐵件可用於化工、石油化纖、冶金、國防以及其他工業所需的耐蝕鑄件，還可用於製造外加電流陰極保護用的輔助陽極鑄件但不適於製造承受較大衝擊載荷，交變負荷或溫度突變的零部件。
矽與碳含量的影響
高矽鑄鐵中的矽對金相組織和性能影響較大。當矽的質量分數小於15.2%時，高矽鑄鐵的金相組織為少量片狀石墨分布在富矽的鐵素體基體上；當矽質量分數大於15.2%時，鐵素體基體中析出η相(Fe5Si2)；隨矽量增加，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，當矽的質量分數達到15%時，其塑性幾乎為零，合金的強度和衝擊韌性很低，硬度高，脆性大，熱導率小以及線膨脹係數大，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矽鑄鐵的含矽量在標準規定範圍以內，以減小鑄件的脆裂傾向，有利於穩定高矽鑄鐵的力學性能。
高矽鑄鐵的含碳量越低，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，引起嚴重的組織疏鬆。所以含碳量應偏上限，使鑄鐵正好處於共晶成分附近，或稍過共晶。錳量過高對鑄鐵的耐蝕性和力學性能都不利，但在標準範圍內對性能沒有顯著影響。高矽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，有利於獲得緻密鑄件，同時還可提高力學性能，改善耐蝕性和切削加工性能。
合金元素的加入
高矽鑄鐵中常用的合金元素是鉬、鉻和銅。鉬能改善高矽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。含鉬的高矽鑄鐵HTS-Si15Mo3RE也叫抗氯鑄鐵，其強度低於HTSSi15RE，也更脆。所以只有在特殊需要的場合使用。高矽鑄鐵中加人質量分數為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。
高矽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。銅可使高矽鑄鐵的強度和韌性有所提高，硬度降低，改善切削加工性能。高矽鋼鑄鐵可以進行車、刨、鑽孔和螺紋加工。加工量大的高矽鑄鐵件常用加銅的牌號製造。如在HTSSi11Cu2的基礎上把Cu的質量分數增加到5%~6%，可使高矽銅鑄鐵的力學性能和可加工性進一步得到改善。用這種高矽銅鑄鐵製造的高揚程水泵，用於含泥沙的高腐蝕性的礦坑水，使用效果很好。
在高矽鑄鐵中加入銅，並配合加入少量其他元索，可以進一步改善高矽鑄鐵的力學性能。例如在俄羅斯4C15 (矽的質量分數14.6%)的基礎上加質量分數為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，得到的新型高矽鑄鐵比原來的9C15強度和衝擊值提高一倍，耐蝕性提高1.5-2倍。日本專利昭和57-8178在高矽鑄鐵中加人質量分數為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採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矽鑄鐵的性能，使高矽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，可使石墨的形態由長片狀改變為彎曲、斷續的短片狀和點狀，並使Si的分布均勻，組織緻密，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矽鑄鐵提高了1.7倍和1.3倍。而Cu和稀士同時加人的複合作用優於單獨加人的作用，耐蝕性比普通高矽鑄鐵提高了3.8倍。
