硅、鉻、鋁、鎳系耐熱鑄鐵性能總結(jié)

一、硅系耐熱鑄鐵硅系耐熱鑄鐵是一類歷史悠久的耐熱鑄鐵,以下從成分、性能、應(yīng)用、生產(chǎn)等方面介紹:成分特點(diǎn)硅系耐熱鑄鐵含硅量較高,常見的高硅鑄鐵含硅量在10% - 16% ,其中工業(yè)上應(yīng)用廣泛的含硅量為14.5% - 15% 除硅外,還含有碳、錳、硫、磷等常規(guī)元素,部分特殊類型可能添加鉬、鉻等合金元素如含鉬高硅鑄鐵,在含硅量>14.25%的基礎(chǔ)上,鉬含量>3% ,還有少量鉻性能表現(xiàn)耐熱性:含硅量達(dá)14%以上時(shí),硅能在鑄鐵表面形成一層由二氧化硅等組成的復(fù)雜而致密的氧化膜,對(duì)基體起保護(hù)作用,在600℃左右具有良好的耐熱性,可在高溫下使用,抗氧化或抗生長性能符合要求力學(xué)性能:基體為單相鐵素體隨含硅量增加,室溫機(jī)械性能下降,當(dāng)含Si>6.5%時(shí)急劇下降含硅量小于14.5%時(shí),力學(xué)性能可改善,但耐蝕性能大大下降;含硅量達(dá)到18%以上時(shí),雖耐蝕但合金很脆,不利于鑄造一般來說,其抗拉強(qiáng)度和彈性模量比鋼低得多,如灰鑄鐵的抗拉強(qiáng)度σb約為120 - 250MPa,抗壓強(qiáng)度與鋼接近應(yīng)用領(lǐng)域主要用作承受載荷較小、不受沖擊的耐熱零件,如各種爐子的配件(爐條、加熱爐吊梁等)、石油化工及冶金設(shè)備附件等生產(chǎn)工藝熔鑄工藝相對(duì)簡單,鐵液流動(dòng)性好,但因脆性較大等特性,生產(chǎn)中需關(guān)注鑄造工藝參數(shù)控制,如澆注溫度、速度等,以減少鑄造缺陷。
二、鉻系耐熱鑄鐵鉻系耐熱鑄鐵是一類重要的耐熱材料,以下是關(guān)于它的詳細(xì)介紹:成分特點(diǎn)?鉻(Cr):是關(guān)鍵元素,含量一般在0.5%-32%當(dāng)鉻含量低于15%時(shí),難以形成連續(xù)有效的保護(hù)膜,抗氧化和耐熱性能會(huì)下降碳(C):含量通常在2.0%-3.5%一部分溶解在基體中強(qiáng)化基體,另一部分和鉻形成碳化物,如Cr?C?、Cr??C?等硅(Si):含量在1.0%-2.5%能脫氧,提高鑄鐵的流動(dòng)性,還能溶入基體,強(qiáng)化基體組織錳(Mn):一般在0.5%-1.5%能脫氧脫硫,穩(wěn)定奧氏體組織,提高鑄鐵的強(qiáng)度和韌性性能表現(xiàn)耐熱性:可在較高溫度下保持穩(wěn)定,含鉻量為15%-18%時(shí),可在900℃的空氣爐氣中工作;含鉻量為26%-30%時(shí),耐熱溫度達(dá)1000℃;含鉻量為32%-36%時(shí),耐熱溫度可達(dá)1150℃力學(xué)性能:強(qiáng)度和硬度較高,如RTCr16的抗拉強(qiáng)度室溫下≥340MPa韌性相對(duì)較好,與其他耐熱鑄鐵相比,鉻系耐熱鑄鐵在強(qiáng)度和韌性方面有較好的平衡耐腐蝕性:具有良好的抗腐蝕性能,尤其是在氧化性酸等介質(zhì)中,如RTCr16能耐硝酸的腐蝕應(yīng)用領(lǐng)域熱處理行業(yè):用于制造退火罐,利用其耐熱和抗磨性能,可在高溫下長期穩(wěn)定工作電力行業(yè):煤粉燒嘴等部件常采用鉻系耐熱鑄鐵,可承受高溫煤粉氣流的沖刷和腐蝕。
水泥行業(yè):用于水泥焙燒爐的爐柵等零件,在高溫、磨損環(huán)境下具有良好的穩(wěn)定性化工行業(yè):化工機(jī)械中的一些零件,如反應(yīng)釜、管道等,使用鉻系耐熱鑄鐵可抵御高溫和化學(xué)腐蝕生產(chǎn)工藝熔煉:保證原料純凈度,精確計(jì)算各原料的加入量,適當(dāng)控制回爐料的使用比例鑄造:采用合適的造型材料和工藝,控制澆注溫度和速度,確保鑄件的尺寸精度和表面質(zhì)量,防止產(chǎn)生鑄造缺陷熱處理:淬火溫度一般在950-1050℃,回火有低溫回火(200-300℃)和高溫回火(600-700℃),還有完全退火(850-950℃)和去應(yīng)力退火(500-600℃)三、鋁系耐熱鑄鐵鋁系耐熱鑄鐵是一種重要的耐熱材料,以下是相關(guān)介紹:成分特點(diǎn)鋁(Al):是主要合金元素,含量通常在4%-22%如RTQAl4Si4中鋁含量為3.5%-4.5%,RTQAl5Si5中鋁含量約5%,RTQAl22中鋁含量高達(dá)22%硅(Si):一般在3.5%-5%左右,與鋁協(xié)同作用,增強(qiáng)鑄鐵的耐熱性和抗氧化性碳(C):含量一般在2.4%-3.5%,一部分以石墨形式存在,一部分溶解在基體中性能表現(xiàn)耐熱性:可在700-1100℃的高溫環(huán)境下使用如RTQAl4Si4最高使用溫度為900℃,RTQAl22可在1100℃下工作。
抗氧化性:鋁在高溫下能在鑄鐵表面迅速形成一層致密的氧化鋁(Al?O?)保護(hù)膜,阻止氧氣進(jìn)一步向內(nèi)擴(kuò)散,有效提高鑄鐵的抗氧化性能力學(xué)性能:具有一定的強(qiáng)度和硬度,能承受一定的機(jī)械負(fù)荷和熱應(yīng)力,但隨著鋁含量的增加,強(qiáng)度和韌性會(huì)有所下降應(yīng)用領(lǐng)域燒結(jié)行業(yè):用于制造燒結(jié)爐蓖條,在高溫、粉塵等惡劣環(huán)境下,具有良好的耐熱性和耐磨性,能夠保證燒結(jié)過程的順利進(jìn)行熱處理行業(yè):可制作加熱爐的爐用件,如爐底板、料盤等,在高溫加熱過程中,能保持尺寸穩(wěn)定,不發(fā)生變形和氧化鍋爐行業(yè):鍋爐用側(cè)密封塊等部件常采用鋁系耐熱鑄鐵,能夠承受高溫?zé)煔獾臎_刷和腐蝕,保證鍋爐的密封性能和安全運(yùn)行生產(chǎn)工藝熔煉:采用電爐熔煉,嚴(yán)格控制爐料的質(zhì)量和成分,確保鐵液的純凈度將鋁塊預(yù)熱后加入鐵水,或者將鐵水沖入鋁液中,以保證鋁的均勻加入球化與孕育:球化劑加入量一般為鐵液質(zhì)量的1.0%-1.5%,孕育劑加入量為鐵液質(zhì)量的0.5%-1.0%澆注:澆注溫度一般控制在1350℃-1400℃,采用合適的澆注系統(tǒng),確保鐵液平穩(wěn)、均勻地填充鑄型四、鎳系耐熱鑄鐵以下是鎳系耐熱鑄鐵的相關(guān)介紹:成分特點(diǎn)鎳(Ni):是主要合金元素,含量較高,通常在18%-36%如高鎳奧氏體鑄鐵,鎳含量可達(dá)20%以上。
其他元素:常含有一定量的鉻(Cr)、硅(Si)、錳(Mn)等元素鉻可增強(qiáng)耐腐蝕性和高溫強(qiáng)度,硅能提高抗氧化性,錳可穩(wěn)定奧氏體組織部分還會(huì)添加鉬(Mo)、銅(Cu)等,鉬能進(jìn)一步提高高溫強(qiáng)度和耐腐蝕性,銅可改善耐蝕性性能表現(xiàn)耐熱性:在高溫下具有良好的穩(wěn)定性,可在700℃-900℃的溫度范圍內(nèi)長期使用抗氧化性:表面能形成一層致密的氧化膜,阻止氧氣進(jìn)一步侵蝕,抗氧化性能優(yōu)異力學(xué)性能:室溫及高溫下的沖擊韌性良好,能防止脆斷,不易因熱應(yīng)力而產(chǎn)生裂紋具有較高的高溫強(qiáng)度和抗蠕變強(qiáng)度,在高溫下能承受較大的載荷加工性能:硬度相對(duì)較低,切削加工性能較好,便于進(jìn)行各種機(jī)械加工操作應(yīng)用領(lǐng)域石油化工行業(yè):用于制造加熱爐管、裂解爐管、反應(yīng)釜等高溫設(shè)備部件,可在高溫、腐蝕等惡劣環(huán)境下長期穩(wěn)定工作電力行業(yè):如電站鍋爐中的過熱器管、再熱器管等,能承受高溫高壓的蒸汽環(huán)境熱處理行業(yè):用于制作熱處理爐的爐底板、料盤、夾具等,在高溫加熱和冷卻過程中,能保持尺寸穩(wěn)定,不發(fā)生變形和開裂汽車行業(yè):汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣歧管等部件,可承受發(fā)動(dòng)機(jī)排出的高溫廢氣,具有良好的耐熱和抗熱疲勞性能生產(chǎn)工藝熔煉:一般采用電爐熔煉,嚴(yán)格控制爐料質(zhì)量,精確計(jì)算各元素的加入量,確保鐵液成分符合要求。
球化與孕育:根據(jù)需要加入適量的球化劑和孕育劑,使石墨球化并細(xì)化,提高鑄鐵的性能鑄造:控制好澆注溫度和速度,確保鐵液能順利填充鑄型,避免出現(xiàn)澆不足、冷隔等缺陷熱處理:常進(jìn)行固溶處理和時(shí)效處理,以改善組織和性能,提高耐熱性和力學(xué)性能。