特殊性能铸铁材料的特点与应用

工业上除了要求铸铁有一定的力学性能外，有时还要求它具有较高的耐磨性及耐热性、耐蚀性。为此，在普通铸铁的基础上加入一定量的合金元素，制成特殊性能铸铁（合金铸铁）。它与特殊性能钢相比，熔炼简便，成本较低。缺点是脆性较大，综合力学性能不如钢。

1.耐磨铸铁

有些零件如机床的导轨、托板，发动机的缸套，球磨机的衬板、磨球等，要求更高的耐磨性，一般铸铁满足不了工作条件要求，应当选用耐磨铸铁。耐磨铸铁根据组织可分为下面几类：

（1）耐磨灰铸铁 在灰铸铁中加入少量合金元素（如磷、钒、铬、钼、锑、稀土等），可以增加金属基体中的珠光体数量，使珠光体细化，同时也细化了石墨。由于铸铁的强度和硬度升高，显微组织得到改善，使得这种灰铸铁具有良好的润滑性和抗咬合抗擦伤的能力。耐磨灰铸铁广泛用于制造机床导轨、气缸套、活塞环、凸轮轴等零件。

（2）中锰球墨铸铁 在稀土-镁球墨铸铁中加入5.0%～9.5%Mn（质量分数），控制3.3%～5.0%Si（质量分数），其组织为马氏体+奥氏体+渗碳体+贝氏体+球状石墨，具有较高的冲击韧度和强度，适用于同时承受冲击和磨损条件下使用，可代替部分高锰钢和锻钢。中锰球墨铸铁常用于农机具耙片、犁铧、球磨机磨球等零件。

2.耐热铸铁

普通灰铸铁的耐热性较差，只能在小于400℃左右的温度工作。耐热铸铁是指在高温下具有良好的抗氧化和抗生长能力的铸铁。所谓热生长是指氧化性气氛沿石墨片边界和裂纹渗入铸铁内部，形成内氧化以及因渗碳体分解成石墨而引起体积的不可逆膨胀。结果将使铸件失去精度和产生显微裂纹。(www.xing528.com)

在铸铁中加入硅、铝、铬等合金元素，使之在高温下形成一层致密的氧化膜SiO₂、Al₂O₃、Cr₂O₃等，使其内部不再继续氧化。此外，这些元素还会提高铸铁的临界点，使其在所使用的温度范围内不发生固态相变，以减少由此造成的体积变化，防止显微裂纹的产生。

耐热铸铁按其成分可分为硅系、铝系、硅铝系及铬系等。其中铝系耐热铸铁脆性较大，而铬系耐热铸铁的价格较贵，所以我国多采用硅系和硅铝系耐热铸铁。

3.耐蚀铸铁

提高铸铁耐蚀性的主要途径是合金化。在铸铁中加入硅、铝、铬等合金元素，能在铸铁表面形成一层连续致密的保护膜，可有效地提高铸铁的耐蚀性。而在铸铁中加入铬、硅、钼、铜、镍、磷等合金元素，可提高铁素体的电极电位，以提高耐蚀性。另外，通过合金化，还可获得单相金属基体组织，减少铸铁中的微电池，从而提高其耐蚀性。

目前应用较多的耐蚀铸铁有高硅铸铁（STSi15）、高硅钼铸铁（STSi15Mo4）、铝铸铁（STA15）、铬铸铁（STCr28）、抗碱球铁（STQNiCrR）等。