常用的耐熱材料主要有耐熱鋼和耐熱鑄鐵。耐熱鋼的耐熱性較好，力學(xué)性能較高，但成本較高。耐熱鑄鐵具有一定的力學(xué)性能，成本相對較低，但耐熱性不如耐熱鋼。本文以鉻含量為20%的高鉻鑄鐵為研究對象，采用加入稀土、硅的方法，研究對高鉻耐熱鑄鐵的影響。通過光學(xué)顯鏡，研究稀土、硅對高鉻白口鑄鐵組織的影響。對不同成分的高鉻鑄鐵進(jìn)行高溫氧化實驗，計算其氧化速率，分析氧化膜的組成。并對不同成分的試樣進(jìn)行耐磨性、熱疲勞、硬度測試。研究結(jié)果表明： 稀土含量由0增加到0.60%，高鉻鑄鐵奧氏體由樹枝晶向柱狀晶和等軸晶轉(zhuǎn)變，碳化物由連續(xù)的網(wǎng)狀趨于塊狀和條狀發(fā)展；高鉻鑄鐵氧化速率從5.566mg·cm-2·h-1降到3.276mg·cm-2·h-1；磨損量由0.1521g降為0.1485g；高鉻鑄鐵鑄態(tài)硬度從45.2HRC增加到49.9HRC；將添加稀土的高鉻耐熱鑄鐵，在1100℃下進(jìn)行熱疲勞實驗，試樣進(jìn)行40次反復(fù)加熱、冷卻，均未出現(xiàn)裂紋。
硅含量低于2.5%時，高鉻鑄鐵奧氏體枝晶較多，共晶碳化物的連續(xù)程度較高，以網(wǎng)狀或條狀存在。硅含量大于2.5%時，奧氏體枝晶減少，共晶碳化物顯著的細(xì)化，以細(xì)小的塊狀和粒狀形式存在，分布均勻；隨著硅含量的增加，氧化速率先下降后上升，硅含量在2.0%時，低為2.825mg·cm-2·h-1；隨著含硅量的增加，磨損量呈降低趨勢，小值為0.1468g；硅含量從1.5%增加到3.5%，高鉻鑄鐵鑄態(tài)硬度從49.3HRC增加到52.5HRC；將添加硅的高鉻耐熱鑄鐵，在1100℃下進(jìn)行熱疲勞實驗，試樣進(jìn)行40次反復(fù)加熱、冷卻，均未出現(xiàn)裂紋。

球化處理是球鐵生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)之蓋包法是針對沖入法存在的缺點進(jìn)行改進(jìn)而開發(fā)出來的一種球化處理方法。它的優(yōu)點是減少鎂光、粉塵等污染、提高鎂的吸收率、能有效地提高球鐵的綜合性能等。 本試驗根據(jù)江鈴鑄造廠的技術(shù)要求,采用蓋包法球化處理工藝,分析論述了鑄態(tài)鐵素體硅鉬球墨鑄鐵制備工藝中的技術(shù)重點及難點,選取化學(xué)成分、球化劑及孕育劑種類、孕育劑加入量、鉬含量等參數(shù)進(jìn)行試驗研究,有針對性地調(diào)整及優(yōu)化,尋求佳的制備工藝參數(shù),以穩(wěn)定地生產(chǎn)出高性能鑄態(tài)鐵素體硅鉬球墨鑄鐵。 試驗采用中頻感應(yīng)電爐熔煉鐵液,鐵液主要化學(xué)成分范圍控制在3.3-3.5C%,2.7-2.9Si%;采用快速熱電偶測溫,控制鐵液的出爐溫度。出爐時鐵水溫度盡量控制在1500-1550℃之間;以1530℃為佳。鐵液由電爐熔化后倒入經(jīng)過烘干的球化包中及提包內(nèi)進(jìn)行球化及孕育處理。將處理好的鐵液澆注Y塊,同時進(jìn)行隨流孕育。澆注成型后的試樣經(jīng)過60分鐘左右開型,在空氣中冷卻到室溫。
球化處理是球鐵生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)之球化方法的選用對球鐵性能有著重要的影響，是獲得高質(zhì)量鑄件的重要因素。蓋包法穩(wěn)定和提高了鎂的吸收率，能有效地提高球鐵的綜合性能和生產(chǎn)的穩(wěn)定性，同時減少了鎂光、粉塵等污染，因此是一種很有發(fā)展前景的球化處理工藝。 球化處理溫度是球化處理過程中的一種重要工藝參數(shù)，球化處理溫度的波動對鎂的吸收率有著重要的影響。球化處理溫度過高或過低，鎂的吸收率都會降低，造成球化不良，球鐵的綜合性能和生產(chǎn)穩(wěn)定性降低，給產(chǎn)品質(zhì)量帶來波動，增加廢品率，降低綜合經(jīng)濟(jì)效益。因此需要尋求佳的球化處理溫度范圍，優(yōu)化蓋包法工藝參數(shù)

在大部分市政應(yīng)用領(lǐng)域，如：水、鹽水、蒸汽等，球墨鑄鐵的耐腐蝕性和抗氧化性都超過鑄鋼。由于球墨鑄鐵的球狀石墨觀結(jié)構(gòu)，在減弱振動能力方面，球墨鑄鐵優(yōu)于鑄鋼，因此更加有利于降低應(yīng)力。選擇球墨鑄鐵的一個重要的原因在于球墨鑄鐵比鑄鋼成本低。球墨鑄鐵的低成本使得這種材料更加受歡迎，鑄造效率更高，也較少了球墨鑄鐵的機加工成本。
鑄鐵型材不使用砂型或涂料等傳統(tǒng)造型材料，所以連鑄型材不會有因砂型鑄造而引起缺陷，采用水冷石墨和鑄件凝固時與保溫爐內(nèi)大量鐵水相連，溫度梯度較大，極大限度的減少了縮（松），組織細(xì)小致密，材料均勻性好。在鑄鐵型材水平連鑄中，由于采用的是底注封閉式結(jié)晶器，充分地實現(xiàn)鐵渣分離，故鑄鐵型材不會出現(xiàn)夾渣、夾砂、砂眼、氣孔等傳統(tǒng)砂型鑄造常見缺陷。同時，由于結(jié)晶器內(nèi)的鐵水與保溫爐內(nèi)的鐵水始終連通，實現(xiàn)了始終在較高的靜壓力下結(jié)晶凝固，補縮充分，因此，型材內(nèi)部不會產(chǎn)生縮孔和疏松等缺陷。