?在普通鑄鐵基礎(chǔ)上,有意識(shí)加入鉻、鎳、鉬、銅、錳、釩、硅等合金元素,改變金相組織,獲得耐磨、耐熱、耐腐蝕等特殊性能的鑄鐵,統(tǒng)稱為合金鑄鐵。區(qū)別于普通灰鑄鐵、球墨鑄鐵:普通鑄鐵僅依靠碳、硅調(diào)控性能;
合金鑄鐵依靠合金元素實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化。
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合金鑄鐵耐熱原理
合金鑄鐵通過(guò)添加硅、鉻、鋁、鎳等合金元素,從兩大維度提升高溫使用性能:抗氧化能力 + 高溫組織穩(wěn)定性(抗蠕變、抗生長(zhǎng))。
1. 高溫抗氧化機(jī)理(表面防護(hù))
高溫下鐵容易與氧氣反應(yīng)生成疏松多孔的氧化鐵,氧化層持續(xù)剝落,基體不斷被侵蝕。
合金元素(Cr、Si、Al)優(yōu)先與氧結(jié)合,在鑄件表面生成致密、連續(xù)、附著力強(qiáng)的氧化保護(hù)膜:
、、。
這層薄膜隔絕氧氣向內(nèi)擴(kuò)散,阻止基體持續(xù)氧化燒損。
關(guān)鍵:普通鑄鐵生成的氧化鐵疏松透氣,無(wú)法保護(hù)基體;合金元素形成的氧化膜致密密閉。
2. 基體組織穩(wěn)定機(jī)理(防止材質(zhì)失效)
普通鑄鐵長(zhǎng)期高溫會(huì)出現(xiàn)三大問(wèn)題:
石墨粗化、滲碳體分解、體積不可逆長(zhǎng)大(鑄鐵生長(zhǎng)),伴隨變形、開(kāi)裂。
合金元素起到作用:
穩(wěn)定碳化物
鉻、鉬等元素形成穩(wěn)定合金碳化物,抑制滲碳體在高溫下分解,維持強(qiáng)度;
抑制石墨粗化
鎳、硅等元素改善基體組織,阻止片狀石墨持續(xù)長(zhǎng)大,減少裂紋萌生通道;
提高相變溫度
提高共析轉(zhuǎn)變溫度,擴(kuò)大穩(wěn)定使用區(qū)間,避免工作溫度下發(fā)生固態(tài)相變產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力;
提升高溫強(qiáng)度、抗蠕變性能
高溫載荷下不易緩慢塑性變形(蠕變),構(gòu)件不易變形失效。