高硅铸铁

不同炉前硅含量对高硅固溶强化铁素体球墨铸铁性能及组织的影响摘要：近年来随着汽车、高铁、电力等工业的发展，国内外标准牌号球墨铸铁的部分性能已难以满足要求。

高硅固溶强化铁素体球墨铸铁作为一种铸态全铁素体的球墨铸铁，与传统标准牌号的球墨铸铁相比具有优异的综合力学性能和加工性能。

本文研究了不同炉前硅含量对高硅固溶强化铁素体轴承盖基体的力学性能及组织的影响，研究发现：随着炉前硅含量的增加，轴承盖本体的抗拉强度及屈服强度均逐渐增加，伸长率先增加再降低；轴承盖选定区域的石墨球数逐渐增加，球径变小，晶粒尺寸逐渐减小；轴承盖不同的区域的硬度逐渐增加，当炉前硅元素增加到ω(Si)≥3.1%时，各区域硬度变化趋于一致。

关键词：球墨铸铁；固溶强化；QT600-10%球墨铸铁因其石墨在基体呈球状，减小了尖端应力集中效应，使铸铁的强度和延伸率得到很大提高，因此球墨铸铁作为结构材料广泛应用在各个领域。

近年来随着汽车、高铁、电力等工业的发展，一些重要的球铁零件不仅要求其具有较高的抗拉强度、屈服强度和伸长率性能，同时要求加工表面硬度分布均匀，加工性能优异，这些要求使得国内外标准牌号球墨铸铁的部分性能难以满足要求。

因此如何提高球墨铸铁的强韧性和加工性能并扩大其应用范围成为球墨铸铁新的研究方向和发展趋势。

通常球墨铸铁可以通过合金化和热处理方法调整铸态基体组织来获得的高强韧性。

其中高硅固溶强化铁素体球墨铸铁是利用合金硅元素的石墨化和固溶强化作用生产的一种铸态全铁素体的球墨铸铁，与传统标准牌号的球墨铸铁相比具有优异的综合力学性能和加工性能。

目前很多关于高硅固溶强化铁素体球墨铸铁的研究报道仅局限在试验阶段以及由于部分企业保密的原因，使得这种铸铁材料应用和发展在我国较滞后。

最近我公司与某知名汽车厂商合作开发了一款材质为QT600-10%的球铁轴承盖并批量生产，本文通过制备不同的炉前硅含量的铁液浇注轴承盖产品，并对轴承盖本体进行力学性能和金相组织检测，研究了当炉料配比、铸件工艺排布、浇注工艺参数固定时，不同炉前硅含量对轴承盖力学性能和金相组织的影响并做了进一步的分析，希望高硅固溶强化铁素体球墨铸铁这种材料能得到更多地推广和应用。

高硅铸铁阳极工作原理
高硅铸铁阳极是一种用于防腐蚀的电化学材料。

它的工作原理是通过阳极保护的原理来防止金属材料的腐蚀。

在电化学腐蚀中，金属材料会被电解质溶液中的氧气或其他腐蚀物质侵蚀。

而阳极保护的原理是，在有一种更容易被腐蚀的金属材料(即阳极)存在的情况下，原本需要被保护的金属材料(即阴极)将受到保护，因为阳极会优先被腐蚀。

高硅铸铁阳极的主要成分是硅，硅的电化学特性使其成为一种非常适合作为防腐蚀阳极材料的选择。

当高硅铸铁阳极根据需要与被保护的金属材料连接后，阳极上的硅会氧化成硅氧化物。

这个氧化物形成了一个保护膜，阻止了腐蚀物质进一步接触到金属材料的表面。

同时，高硅铸铁阳极的高硅含量，使其具有非常低的腐蚀速率，这意味着阳极本身的腐蚀非常缓慢。

这种缓慢的腐蚀速率使阳极能够持续提供保护效果，延长金属材料的使用寿命。

总结来说，高硅铸铁阳极通过氧化成硅氧化物形成保护膜，利用自身低腐蚀速率，阻止金属材料接触到腐蚀物质，从而实现对金属材料的防腐蚀保护。

预包装高硅铸铁阳极的特点及安装方法
预包装高硅铸铁阳极是外加电流阴极保护系统理想的辅助阳极，预包装高硅铸铁阳极应用于石油、天然气、化工厂、自来水公司等地下或水中金属构筑物的保护与防腐蚀。

预包装高硅铸铁阳极主要由高硅铸铁阳极、导气管、焦炭和钢套管、电缆等组成，阳极可以采用φ50*1500mm或φ75*1500mm的高硅铸铁阳极，然后用支架将高硅铸铁阳极固定在钢套管的中心，装上导气管后在其四周填充焦炭和填料。

预包装高硅铸铁阳极在运输，安装时请勿用力碰撞，以免固定在包装中心的高硅铸铁阳极发生偏移。

安装阳极时不应用阳极导线做起吊工具，以免造成阳极导线与阳极接触电阻增大，导线阳极脱落，影响导线与阳极连接处的防腐密封性能。

阳极与管道的距离在50-300米之间，阳极采用卧式安装，离地面距离不宜小于1m。

阳极一字型排列时，间距0.3-1米。

依据阴极保护站平面图，确定阳极地床的位置，阳极地床距保护管线垂直距离设计进行，辅助阳极地床尽量选择在土壤电阻率的环境，以有利于电流的输出，预包装高硅铸铁阳极引出线一般为VV22-1kv 1*16mm²，阳极接头密封可靠，阳极表面应无明显缺陷。

预包装高硅铸铁阳极性脆、易断，在搬运安装时应特别小心，以免摔碰而断裂。

不能把阳极导线作为起吊工具，严禁用阳极引出线拉运阳极，阳极应轻拿轻放。

阳极四周填充叫碳填料，其粒度为小于由10毫米，含碳量大于85%，阳极上下部的焦炭厚度均为150毫米，四周的焦炭厚度不小于100毫米，焦炭中不得混入泥土等杂物，必须夯实后才能回填。

高硅铸铁阳极电缆与阳极汇流电缆，在防爆接线箱内进行连接。

１５　中国铸造装备与技术　５∕２０１７　高硅固溶强化铁素体球墨铸铁的工艺研究高博１，张涛２，杨霄峰２，陈园社２（１．海军驻兴平地区军事代表室，陕西兴平　７１３１００；２．陕西柴油机重工有限公司，陕西兴平　７１３１００）摘要：针对ＥＮ１５６３：２０１２标准中提出的牌号为ＥＮ－ＧＪＳ－５００－１４和ＥＮ－ＧＪＳ－６００－１０的材料性能要求，本文从化学成分的选择、铁水球化及孕育处理等方面进行了工艺研究。

通过多次的试验研究标明：本文所设计的工艺不仅满足ＥＮ１５６３：２０１２中机械性能和金相组织的要求，而且可有效提高回炉料的加入量，节约生产成本，为高效化生产提供一定依据。

关键词：固溶强化；球墨铸铁；工艺中图分类号：ＴＧ２５５＋．１；文献标识码：Ａ；文章编号：１００６－９６５８（２０１７）０５－００１５－０３ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６－９６５８．２０１７．０５．００５　收稿日期：２０１７－０４－０１稿件编号：１７０４－１７２９作者简介：高博（１９８１—），工程师，主要从事舰船柴油机质量监督与验收工作．随着科技的进步，在工程应用中对球墨铸铁的性能有了更高的要求。

在EN1563：2012中提出了EN-GJS-500-14，EN-GJS-600-10两种新材料牌号，材料力学性能见表1，在高抗拉强度的前提下，还必须保证高的屈服强度、高的延伸率，传统生产工艺难以完成。

表１　ＥＮ１５６３：２０１２规定力学性能材料牌号试样壁厚t /mmR m /MPaR p0.2/MPaA /%EN-GJS-500-14t ≤305004001430≤t ≤6048039012t ＜60由供、需双方协商规定EN-GJS-600-10t ≤306004701030≤t ≤605804508t ＜60由供、需双方协商规定通过固溶强化作用来提高材料的抗拉强度、屈服强度、延伸率是目前最有效的一种工艺方法。

固溶强化是指通过融入某种溶质元素形成固溶体而使金属强化，融入固溶体中的溶质原子造成晶格的畸变，晶格畸变增大了位错运动的阻力，使滑移难以进行，从而使合金固溶体的强度增加 [1]。

善高硅铸铁的力学性能，提高强度及韧性，降低硬度。

含铜高硅铸铁具有可车削性等。

含6．5％～8．5％Cu高硅铸铁在常用介质中除对45％浓度的硝酸耐蚀性稍差外，对其他酸均有较好的耐蚀性。

含8％～10％cu的高硅铸铁在80℃的各种浓度的硫酸中都有高的耐蚀性，腐蚀率均少于0．3mm ／a，它可用来制造接触各种浓度的热硫酸的化工机械零件。

(3)含钼高硅铸铁(STSi15M03RE)。

加钼可以改善高硅铸铁的耐盐酸腐蚀性能，一般加钼量为3％～3．5％。

含14．3％Si的高硅铸铁，随加入钼量增多，腐蚀速度下降。

含钼3％时在中低浓度的盐酸中是很耐蚀的，但在热浓盐酸中仍然不耐蚀。

(4)高硅铬铸铁(STSi15Cr4RE)。

高硅铬铸铁的化学成分为(％)：C<1．40，Si14．25～15．75，Mn<0．5，P<0．10，S<0．10，Cr4．0～5．0，RE．10。

其主要力学性能是：抗弯强度150～240MPa，挠度0．70～残<00．90mm，布氏硬度HBS350～450。

具有高的耐蚀性能，适用于制造阴极保护用的阳极铸件，如接触海水、淡水等介质的设备零件。

镍奥氏体铸铁含镍量为13．5％～36％的铸铁。

改变含镍量，并附加少量其他合金元素，形成不同牌号、类型，以适应不同腐蚀介质和使用条件的需要。

如加铬、铜、钼改善耐蚀性，加铌改善焊接性等。

各类型奥氏体铸铁又可按石墨形态归纳为奥氏体灰铸铁和奥氏体球墨铸铁。

镍奥氏体铸铁的金相组织由单一的奥氏体基体与分布其上的片状石墨、球墨和少量碳化物组成。

石墨形态对耐蚀性并无明显影响，但石墨球化后将明显提高奥氏体铸铁的抗磨蚀性。

在烧碱、盐卤、海水、海洋大气，还原性无机酸、脂肪酸等介质中奥氏体铸铁具有高的耐蚀性。

在碱性介质中镍奥氏体铸铁的耐蚀性极为优越。

高铬铸铁含铬24％～35％的白口铸铁称为耐蚀高铬铸铁。

高铬铸铁的显微组织为奥氏体或铁素体加碳化物。

一般说来，对于不含一定数量的稳定奥氏体合金元素(Ni，Cu，N)的高铬铸铁，当含碳量低于1．3％时易获得铁素体，含碳略高时易获得奥氏体基体。

高硅铸铁成分及其特性探讨高硅铸铁，作为一种特殊的铸铁合金，具有独特的化学成分和出色的性能。

它的成分和特性使其在多个领域都有广泛的应用，从汽车工业到建筑业。

本文将深入探讨高硅铸铁的成分、制备方法、特性以及其在不同行业的应用，并提供一些个人观点和理解。

高硅铸铁的成分高硅铸铁是一种铸铁合金，其主要成分是铁（Fe）、硅（Si）和碳（C）。

除了这些主要成分，高硅铸铁还可能包含一些微量元素，如锰（Mn）、磷（P）、硫（S）和其他合金元素，这些元素的含量对高硅铸铁的性能产生重要影响。

1.铁（Fe）：铁是高硅铸铁的主要基础元素，通常占总质量的大部分。

它赋予合金高强度和良好的导热性。

2.硅（Si）：硅是高硅铸铁的关键成分，通常占合金总质量的10%以上。

硅的含量决定了合金的名称，通常在10%至27%之间。

硅的存在使得高硅铸铁具有出色的耐磨性、耐腐蚀性和高温稳定性。

3.碳（C）：碳含量通常在1%到3%之间，影响了高硅铸铁的强度和硬度。

高碳含量可以提高硬度，但可能降低韧性。

4.锰（Mn）、磷（P）和硫（S）：这些微量元素的含量可以调整高硅铸铁的机械性能和熔点。

锰有助于提高强度，而磷和硫可能会对铸铁的脆性产生负面影响。

高硅铸铁的制备方法高硅铸铁通常是通过熔炼合金元素并进行浇铸而制备的。

以下是一般的制备方法：1.原材料准备：制备高硅铸铁的关键是准备合适的原材料，包括高硅铁矿石、废钢和其他冶金原料。

这些原材料必须按精确的比例混合以确保合金的最终成分符合规格。

2.熔炼：原材料混合后，它们被放入熔炉中，加热至合金熔点。

在这个过程中，合金成分会混合均匀，确保硅、碳和其他元素达到所需的含量。

3.浇铸：一旦合金达到适当的液态状态，它被倒入模具中，冷却后形成所需的铸件。

这个过程可以根据具体需求采用不同的浇铸方法，如砂型铸造、金属型铸造或压铸等。

高硅铸铁的特性高硅铸铁具有一系列显著的特性，使其在不同领域具有广泛的应用：1.耐磨性：高硅铸铁因其硅含量而表现出出色的耐磨性，这使其在制造耐磨部件，如矿山机械和破碎设备中得到广泛应用。

高硅铸铁的作用高硅铸铁是一种重要的铸造材料，具有广泛的应用领域和重要的作用。

下面将从材料性质、应用领域和优点等方面详细介绍高硅铸铁的作用。

一、材料性质高硅铸铁是一种含有较高硅含量的铸铁材料，硅含量通常在2%~4%之间。

相比于普通灰铸铁，高硅铸铁具有更高的硬度、强度和耐磨性。

此外，高硅铸铁还具有优良的耐热性和耐腐蚀性能，能够在高温和腐蚀环境中保持较好的性能稳定性。

二、应用领域1.汽车工业：高硅铸铁被广泛应用于汽车发动机和底盘部件的制造。

由于高硅铸铁具有较高的强度和耐磨性，能够承受高速和高温下的工作条件，因此被用于制造曲轴、连杆、汽缸套等零部件。

2.机械工业：高硅铸铁在机械工业中也有重要作用。

例如，高硅铸铁可用于制造磨粉机、磨煤机等耐磨设备的零部件，能够提高设备的使用寿命和工作效率。

3.冶金工业：高硅铸铁在冶金工业中常用于制造耐火材料，如耐火砖、耐火球等。

由于高硅铸铁具有较高的耐磨性和耐热性，能够在高温和腐蚀环境中保持较好的性能，因此被广泛应用于冶金炉和高温设备中。

4.能源工业：高硅铸铁在能源工业中也有一定的应用。

例如，高硅铸铁可用于制造燃烧炉的炉墙、炉顶等耐火材料，能够提高燃烧效率和节约能源。

三、优点1.高硅铸铁具有较高的硬度和强度，能够承受较大的载荷和冲击，具有良好的耐磨性能。

这使得高硅铸铁在一些需要耐磨、耐热和耐腐蚀的工作环境中具有优势。

2.高硅铸铁具有良好的耐热性能，能够在高温环境下保持较好的性能稳定性。

这使得高硅铸铁在冶金、能源等高温工业领域有重要的应用。

3.高硅铸铁具有较好的耐腐蚀性能，能够在腐蚀性介质中长期使用而不受损害。

这使得高硅铸铁在一些化工、冶金等腐蚀性环境中具有广泛的应用前景。

4.高硅铸铁具有较低的线膨胀系数，热稳定性好，不易变形。

这使得高硅铸铁在高温条件下能够保持较好的尺寸稳定性和形状精度。

总结起来，高硅铸铁作为一种重要的铸造材料，具有广泛的应用领域和重要的作用。

其具有较高的硬度、强度和耐磨性，能够在高温和腐蚀环境中保持较好的性能稳定性。

高硅铸铁的成分一、引言高硅铸铁是一种重要的工业材料，其成分对其性能有着至关重要的影响。

本文将详细介绍高硅铸铁的成分。

二、碳素高硅铸铁中的碳素含量通常在2.5%至3.5%之间。

其中，大部分碳素以石墨的形式存在，少量则以渗碳体的形式存在。

这种特殊的碳素形态使得高硅铸铁具有较好的耐磨性和抗蚀性。

三、硅高硅铸铁中含有较高比例的硅元素，其含量通常在14%至16%之间。

硅元素可以提高合金的耐蚀性和耐磨性，并且可以降低合金的线膨胀系数。

四、锰锰是高硅铸铁中最重要的合金元素之一，其含量通常在0.4%至1.0%之间。

锰可以提高合金的强度和韧性，并且可以改善合金的流动性。

五、钼钼是一种重要的微量元素，在高硅铸铁中通常只存在于几十ppm级别。

钼可以提高合金的强度和韧性，并且可以改善合金的耐磨性和耐蚀性。

六、铜铜是高硅铸铁中的微量元素之一，其含量通常不超过0.5%。

铜可以提高合金的强度和韧性，并且可以改善合金的耐磨性和耐蚀性。

七、镍镍是高硅铸铁中的微量元素之一，其含量通常不超过0.5%。

镍可以提高合金的强度和韧性，并且可以改善合金的耐磨性和耐蚀性。

八、钛钛是一种重要的微量元素，在高硅铸铁中通常只存在于几十ppm级别。

钛可以提高合金的强度和韧性，并且可以改善合金的耐磨性和耐蚀性。

九、其他微量元素除了上述几种主要成分外，高硅铸铁中还含有许多其他微量元素，如锑、磷、硫等。

这些微量元素虽然含量很少，但对合金的特殊性能也有着不可忽视的影响。

十、总结综上所述，高硅铸铁中各种成分之间相互作用，共同决定了合金的性能。

在实际应用中，需要根据具体情况选择不同的成分比例，以获得最佳的性能表现。