特种铸铁

特种铸铁是指在铸铁加入一定量的合金元素，使铸铁具有某些特殊性能，如减摩性、抗磨性、耐蚀性、耐热性等，进而命名为减摩铸铁、抗磨铸铁、耐蚀铸铁和耐热铸铁等，并有相应的一些标准。1

简述特种铸铁一般是指具有特殊使用性能的铸铁。主要包括耐磨铸铁、耐热铸铁和耐腐蚀铸铁。为了使铸铁具有这些特殊的使用性能，就必须加入数量不等的各种合金元素。因此，就化学成分而言，它们又属于合金铸铁的范畴。

通常加入的合金元素有：硅、锰、磷、铝、铬、钼、钨、锑、硼、钒、钛等，其中硅、锰、磷是铸铁中的常见元素，但在特种铸铁中它们的含量往往超出普通铸铁中的一般含量，只有这样，才有明显的合金化作用。

在工程上有些零件是在高温下工作的，如加热炉的炉底板和炉栅、热风管、熔化用铸铁坩埚、退火箱、锅炉配件等。这些零件不但要有一定的高温强度，而且应有一定的抗氧化性和抗生长能力。

在石油、化工、化肥等工业部门中，许多零件和设备要求有较好的抵抗腐蚀破坏的能力，以保证有较长的使用寿命。2

主要类型耐磨铸铁耐磨铸铁根据其工作条件的不同可分为两大类：在润滑条件下工作的耐磨铸铁，称为减磨铸铁；在干摩擦条件下工作的耐磨铸铁，称为抗磨铸铁。

1．在润滑条件下工作的耐磨铸铁

耐磨铸铁的基体组织必须是珠光体，并在基体上镶嵌有很硬的组织颗粒。石墨应是细小均匀分布的，并且不出现晶间石墨。仅就耐磨性来说，球状石墨比片状的好，因为它减少了对基体的消弱作用，而保留了有利润滑的优点。加入合金元素可以促进形成珠光体基体，提高基体硬度和强度，保证硬颗粒牢固地镶嵌在基体上。

这种耐磨铸铁根据用途又分为机床用耐磨铸铁和动力机械用耐磨铸铁两种。

2．在干摩擦条件下工作的耐磨铸铁

在干摩擦条件下工作的零件有球磨机的衬板和磨球、抛丸机叶片、闸瓦、犁铧等，这些零件不仅受到严重磨损，而且还要承受很大的负荷和冲击。属于这类铸铁的主要有白口铸铁、中锰球墨铸铁、冷硬铸铁。

耐热铸铁有些零件在高温条件下工作，需要具有一定的耐热性，如加热炉底板、炉栅、铸铁坩埚、钢锭模等。这些铸件不但要有一定的高温强度，而且还应有一定的抗氧化性和抗长大能力。为了满足铸件长期在高温下工作的要求，提高抗氧化能力和抗生长能力，在铸铁中应加入一定数量的合金元素。根据加入元素不同，耐热铸铁分为中硅耐热铸铁、高铝耐热铸铁和含铬耐热铸铁。

1．中硅耐热铸铁

这是一种常用的耐热铸铁。硅加入铸铁中能在铸件表面形成一层完整而致密的SiO2保护膜，使铸铁在高温下工作具有很好的抗氧化牲和抗生长能力。中硅耐热铸铁可稳定在850℃左右工作。

下表耐热铸铁牌号中“RT”表示耐热铸铁，“Q”表示球墨铸铁，其余字母为合金元素符号，数字表示合金元素的平均含量，取整数值。

2．高铝耐热铸铁铸铁中加入铝，可使铸件表层形成一层比SiO2更加致密的Al2O3保护膜，具有更高的抗氧化性和抗生长能力，因此有较高的耐热性。常用的高铝耐热铸铁主要有两种：含铝在8%以下(一般在5.5～7.0%)，其组织为含铝的铁索体和不均匀分布的石墨，常用于制造在700℃以下工作的零件；含铝在20～24%的高铝耐热铸铁，其组织为含铝铁素体和少量石墨，这种铸铁常温机械性能不算高，但在高温时机械性能下降不多，常用于制造在900～950℃高温条件下工作的零件。

3．含铬耐热铸铁铬的抗氧化和抗长大的作用很强，铬加入铸铁中能在铸件表层形成牢固的Cr203。保护膜，使铸件有很高的耐热性。由于我国铬资源少，而且需要加入的铬量太多，限制了这种铸铁的推广使用。

另外还可以将两种或两种以上元素按一定配比加入铸铁中，也能够收到很好的耐热效果。如含硅4.5%、铝6～8%的耐热铸铁可以稳定在1000~1100℃工作。

耐蚀铸铁在工业生产的各部门中，许多零件要求有较好的抗腐蚀破坏的能力。所谓腐蚀，就是金属表面受周围介质的化学及电化学作用两被破坏的过程。金属材料的腐蚀主要有两种形式：化学腐蚀和电化学腐蚀。一般说，化学腐蚀危害较小，而电化学腐蚀危害性很大。为了提高铸铁的耐腐蚀性，主要是加入合金元素而得到有利的组织和形成良好的保护膜。

耐蚀铸铁的种类很多，主要有以下几种：

1．高硅耐蚀铸铁铸铁中加入硅在14.5%以下时，耐蚀性很差，而在14.5%以上时，耐蚀性火大提高，但超过18%以后则耐腐蚀性不再明显提高，且脆性增加。故高硅耐蚀铸铁含硅量一般在14~18%范围内。高硅耐蚀铸铁由于形成了坚固致密的SiO2保护膜，在含氧酸(如硫酸、硝酸等)中具有良好的耐蚀性；但在氢氟酸和碱液(如NaOH)中，由于SiO2膜被破坏，引起腐蚀加剧。所以高硅耐蚀铸铁多用于制造化工用的耐酸泵体、管件等。

2．含铝耐蚀铸铁铝加入铸铁中也能形成氧化保护膜，因此含铝耐蚀铸铁可在氧化气氛中工作，也可作为耐碱铸铁。其含锅量为4～6%，其余成分同中铝耐热铸铁。

3．高铬耐蚀铸铁铬在铸铁中可以提高组织的致密性，在铸铁的表层形成一层保护膜，能提高铸铁的耐蚀性。当铬含量为12～30%时，可使铸铁在酸、碱、盐等许多介员中具有很高的耐蚀性，但是在盐酸中因保护膜破坏而不能耐蚀。3

本词条内容贡献者为:

王宁 - 副教授 - 西南大学