高铬耐蚀铸铁怎样生产?

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成分组织和性能
高铬耐蚀铸铁中铬的质量分数为20-36%,在氧化性腐蚀介质中,其表面能生成一层很薄(约10nm)且附着紧密的氧化膜,从而大大提高了耐腐蚀性。高铬耐蚀铸铁属于白口铸铁,其硬度较高,因此不但耐蚀性好,还有优异的抗固液两相流冲蚀磨损性能,其耐热性也很好。
高铬耐蚀铸铁的金相组织为合金基体上较均匀分布着碳化物,基体可以是铁素体、奥氏体或铁素体+奥氏体混合基体。当合金含碳量较低(<1.3%C),且奥氏体稳定元素镍、铜、氮含量很少时,基体为铁素体;当含碳量较高,或含一定量奥氏体稳定化合金元素时,基体为奥氏体,或奥氏体加铁素体混合基体。
高铬耐蚀铸铁的化学成分和力学性能分别见表
高铬耐蚀铸铁的碳化物数量取决于其化学成分,主要与碳、硅和铬有关。碳、硅、铬量高,碳化物数量多,碳增加碳化物的作用最大,硅的作用是碳的1/4,铬的作用是碳的1/30。碳化物主要是凝固过程中形成的共晶碳化物。
高铬耐蚀铸铁中的碳化物的耐蚀性优于基体,提高耐蚀性的关键是提高基体的耐蚀性,而基体的耐蚀性主要取决于其含铬量。
高铬耐蚀铸铁中加入钼、镍和铜可进一步增加耐蚀性,特别是在酸性介质中的耐蚀性。但随镍和铜加入量增加,铸铁基体由铁素体变为奥氏体,耐相间腐蚀(与晶间腐蚀现象一致)性能下降。
铁素体高铬耐蚀铸铁很脆,含铬量越高,脆性越大。奥氏体基体的高铬耐蚀铸铁,如-".合金,有较高的力学性能,强韧性优于普通灰铸铁。
同普通的高铬抗磨铸铁相比,高铬耐蚀铸铁的碳含量低,铬含量高,因而其流动性更差,铁液氧化倾向更大,收缩和热裂倾向也更大。
工艺特性及化学成分
化学成分对高铬耐蚀铸铁的使用性能有显著影响。铬的含量越高,铸造工艺性越差,但铬含量范围是根据铸件的使用环境确定的,降低铬会影响铸件的使用性能。碳和硅高有利于改善铁液的流动性,提高充型能力,降低氧化倾向,减少铸件的冷隔和皱皮缺陷,但也增加合金的脆性。在铁素体基体的高铬耐蚀铸铁中,硅含量高会显著粗化合金显微组织,增加合金脆性;在奥氏体基体高铬耐蚀铸铁中硅对力学性能没有显著影响。锰对高铬耐蚀铸铁的使用性能没有明显影响,锰含量高有利于铁液脱氧,改善充型能力。磷和硫含量高会增加合金晶界夹杂物,对韧性不利,故磷、硫含量越低越好。
钼对铸造工艺性能的影响与铬类似。镍和铜对合金铸造工艺性没有明显影响,但可改善合金的力学性能。镍、铜和碳对合金基体组织的影响必须十分注意。不含镍或含很少量镍时,其晶间腐蚀特性与铁素体不锈钢相同,即从高温缓慢冷却,其耐蚀性好;从高温快冷,被敏化,发生晶间腐蚀。当含镍量增加到一定值,基体中尚未出现奥氏体时,合金的敏化特点就发生转变,从高温快冷不敏化,慢冷则发生敏化,这与奥氏体不锈钢有相同的敏化特征。奥氏体基体和奥氏体" 铁素体混合基体的高铬耐蚀铸铁的敏化特性都与奥氏体不锈钢相同。
奥氏体基体的高铬耐蚀铸铁力学性能,特别是韧性不但远高于铁素体耐蚀高铬铸铁,也高于用于耐磨的高铬铸铁,其冷裂倾向也小于后两者。
无论是奥氏体还是铁素体的高铬耐蚀铸铁,机械加工性能都大大优于耐磨高铬铸铁,可以实施各种加工。铁素体高铬耐蚀铸铁加工性能比奥氏体高铬耐蚀铸铁更好一些。
铸件热处理高铬耐蚀铸铁件都可以铸态使用,铁素体高铬耐蚀铸铁退火后可以改善加工性和耐蚀性。退火工艺是把铸件缓慢加热到820 -850℃之后保温,出炉空冷。当加热温度大于860℃时,铁素体高铬耐蚀铸铁会发生敏化,耐蚀性降低。如果在700-800℃之间停留时间过长,Cr28以上铁素体高铬耐蚀铸铁可能产生硬而脆的σ相,使力学性能和耐蚀性降低,在370-540℃之间长期保温,铁素体高铬耐蚀铸铁还会发生脆性转变,使韧性大大降低,硬度升高。
奥氏体基体高铬耐蚀铸铁的热处理特性与奥氏体钢相同,经高温固溶处理可以进一步改善韧性和耐蚀性,但由于淬火过程中铸件有开裂的危险,一般不能采用。在600-900℃之间保温会有二次碳化物析出,硬度提高,韧性和耐蚀性都稍有下降,在合金耐蚀性足够,需要进一步提高硬度时可以采用,但保温时间不能过长,否则可能有σ相析出。如果铸件需消除铸造应力,可以加热到430-480℃保温,保温时间按铸件厚度,每25mm保温4h,保温后随炉缓冷。
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