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(shí)驗(yàn)，計(jì)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(shí)驗(yàn)，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(shí)，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(shí)，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(shí)，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(shí)驗(yàn)，試樣進(jìn)行40次反復(fù)加熱、冷卻，均未出現(xiàn)裂紋。

通過對高鉻鑄鐵沖擊斷口形貌及磨損表面形貌的觀察分析發(fā)現(xiàn),高鉻鑄鐵的斷裂屬于脆性斷裂,磨損機(jī)制以磨粒磨損為主。等溫淬火處理后的高鉻鑄鐵試樣磨損性能明顯優(yōu)于常規(guī)熱處理后的試樣,具有較好的耐磨性能。
加氮后的高鉻鑄鐵性能有了明顯的。其中在熱處理制度為1020℃空淬+510℃回火時(shí)，加氮量0.07%的高鉻鑄鐵韌性可達(dá)6.4J/cm硬度為61.5HRC。當(dāng)加氮量增加時(shí)韌性會(huì)相應(yīng)降低，硬度提高。通過Factsage軟件模擬相圖得知，氮能夠擴(kuò)大奧氏體區(qū)域，加氮量越多常溫下組織中殘留的奧氏體量越多。用Image-Pro Plus軟件對碳化物形貌分析得出氮能夠降低碳化物尺寸，同時(shí)增加碳化物數(shù)量，當(dāng)加入過多的氮時(shí)碳化物反而變得粗大。 改變回火溫度會(huì)對高鉻鑄鐵的性能產(chǎn)生影響。當(dāng)回火溫度提高時(shí)高鉻鑄鐵的韌性上升，硬度下降?；鼗饻囟忍岣叩?30℃時(shí)，加氮量為0.07%的高鉻鑄鐵韌性為6.6J/cm硬度降低到55HRC。降低淬火溫度可以提高高鉻鑄鐵的韌性，當(dāng)淬火溫度為980℃時(shí)，加氮量為0.07%的高鉻鑄鐵韌性達(dá)到高7.2J/cm硬度保持在60.5HRC，此時(shí)的綜合性能佳。
高鉻鑄鐵是高鉻白口抗磨鑄鐵的簡稱，是一種性能優(yōu)良而受到特別重視的抗磨材料。它以比合金鋼高得多的耐磨性，和比一般白口鑄鐵高得多的韌性、強(qiáng)度，同時(shí)它還兼有良好的抗高溫和抗腐蝕性能，加之生產(chǎn)便捷、成本適中，而被譽(yù)為當(dāng)代優(yōu)良的抗磨料磨損材料之高鉻鑄鐵屬金屬耐磨材料、抗磨鑄鐵類鉻系抗磨鑄鐵的一個(gè)重要分支，是繼普通白口鑄鐵、鎳硬鑄鐵而發(fā)展起來的第三代白口鑄鐵。早在1917年就出現(xiàn)了個(gè)高鉻鑄鐵。

QT600-3齒的技術(shù)要求和生產(chǎn)工藝.鑄件質(zhì)量55 kg,外徑460 mm,主要壁厚50 mm;抗拉強(qiáng)度要求與常規(guī)球鐵牌號QT600-3相同,但伸長率要求提高到8％,金相組織要求單位面積球數(shù)不少于120個(gè)/mm用呋喃樹脂砂造型,鑄造工藝為:鑄件底部設(shè)4道內(nèi)澆道,鑄件頂面中心設(shè)保溫冒口,熱節(jié)部位設(shè)隨形冷鐵.鐵液熔煉、澆注工藝為:采用中頻感應(yīng)爐化鐵,RE-Mg球化劑蓋包法球化處理以及多次孕育處理;澆注后在澆口杯頂面覆蓋干砂保溫,并延長保溫時(shí)間.試制結(jié)果顯示,齒輪力學(xué)性能、金相組織均符合要求,鑄件解剖未發(fā)現(xiàn)缺陷.
750泵體鑄件材料牌號為QT600-質(zhì)量10190kg,主要壁厚75 mm,大壁厚150 mm,鑄件要求進(jìn)行超聲波探傷,不允許有縮孔、縮松、夾渣及其它夾雜物.原工藝為:采用呋喃樹脂砂造型,鑄件設(shè)置環(huán)形澆注系統(tǒng),內(nèi)澆道厚度較大,鑄件頂部設(shè)置4個(gè)冷冒口,結(jié)果鑄件多處產(chǎn)生較嚴(yán)重的縮孔、縮松和夾渣缺陷.后來通過反復(fù)試驗(yàn),采用無冒口鑄造工藝,將冷冒口去除,改為薄片形排氣片,選擇恰當(dāng)?shù)臐沧囟?提高鑄型剛度和使用大量的冷鐵,利用石墨化膨脹和砂芯熱膨脹進(jìn)行補(bǔ)縮,并將內(nèi)澆道改為扁薄形,提高擋渣能力,終了上述缺陷,鑄件質(zhì)量完全達(dá)到客戶要求.
Zn對球墨鑄鐵和灰鑄鐵力學(xué)性能影響的研究方法.利用自制的300 kg中頻感應(yīng)電爐熔化鐵液300 kg.原材料采用80％的#20廢鋼+20％的Q10生鐵.隨流加入無As鋅粒.加入量分別為0.1％、0.25％、0.5％、1％,共5組,每組對應(yīng)澆注灰鑄鐵標(biāo)準(zhǔn)試棒2根、白口試樣1個(gè),球墨鑄鐵標(biāo)準(zhǔn)試樣2根、收縮試樣1個(gè).結(jié)果表明:對于灰鑄鐵,加入純Zn,會(huì)增加材料的白口傾向;對于球墨鑄鐵,在w(Zn)量達(dá)到0.063％的情況下,開始出現(xiàn)蠕蟲狀石墨,Zn元素對球墨鑄鐵的收縮傾向沒有影響.通過對加入不同比例的車身廢鋼進(jìn)行試驗(yàn)研究,發(fā)現(xiàn)雖然帶入的w(Zn)量很高,但對材料的組織和力學(xué)性能也無明顯影響.