高硅鑄鐵組織與性能的研究.pdf

1、腐蝕作為材料的三大失效方式之一，給社會帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失和災(zāi)難性事故。為此，開發(fā)了許多耐腐蝕的合金，如鋁基耐蝕合金、鎳基耐蝕合金、鈦基耐蝕合金、不銹鋼和耐蝕鑄鐵等。而在眾多的耐腐蝕金屬材料中，耐蝕鑄鐵由于其低廉的價(jià)格、優(yōu)良的鑄造性能以及優(yōu)異的耐蝕性能而被廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)中，其中高硅鑄鐵的應(yīng)用最為廣泛。但鑄鐵質(zhì)硬而脆，力學(xué)性能差，加工性能差，這阻礙了其應(yīng)用。因而在不降低鑄鐵的耐腐蝕性能基礎(chǔ)上，探索提高其力學(xué)性能的途徑具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2、
　　本課題首先研究了硅元素對鑄鐵材料組織及性能的影響，采用金相顯微鏡、XRD衍射儀(XRD)以及電子探針分析儀觀察其微觀形貌并進(jìn)行物相分析。其次選用硬度試驗(yàn)和抗彎試驗(yàn)，借助洛氏硬度值、抗彎強(qiáng)度和撓度值評估其力學(xué)性能好壞。再次采用電化學(xué)實(shí)驗(yàn)法分析了鑄鐵在20％H2SO4溶液中的腐蝕行為。同時(shí)對比了鑄態(tài)和退火態(tài)樣品的組織和性能，研究退火處理對鑄鐵材料性能的改善作用。綜合力學(xué)性能和耐蝕性能優(yōu)選出最佳的硅含量?；趦?yōu)選出的較好的Si含量

3、，進(jìn)一步通過添加銅元素研究銅含量對鑄鐵組織及性能的影響，考察其微觀組織、力學(xué)性能、耐蝕性能等，最終選出綜合性能最優(yōu)的Fe-Si-Cu成分。
　　對五種硅含量不同的合金分別進(jìn)行金相分析、力學(xué)性能分析和耐腐蝕性能分析，發(fā)現(xiàn):隨著硅含量的增加，合金耐腐蝕性能提高，但硅含量大于17.44％時(shí)，增加硅含量不能使耐蝕性能進(jìn)一步提高，因而為保證鑄鐵良好的耐蝕性能，Si含量設(shè)計(jì)應(yīng)大于12.26wt％且低于17.44wt.％;隨著硅含量的增加，合金

4、的硬度值提高，尤其是當(dāng)Si≥17.44％時(shí)，硬度值急劇上升，脆性大大增加，抗彎強(qiáng)度及撓度降低;綜合考慮耐蝕性能和力學(xué)性能，認(rèn)為Si含量為12.26％～15.55％時(shí)綜合性能較為優(yōu)異。
　　對四種Cu添加量不同的合金分別進(jìn)行金相分析、力學(xué)性能分析和耐腐蝕性能分析，發(fā)現(xiàn):向高硅耐蝕鑄鐵中添加銅元素，可以起到改變石墨的形態(tài)和分布的作用，使晶間石墨的形態(tài)由散亂分布趨向于均勻分布;銅元素的添加能夠使高硅耐蝕鑄鐵的力學(xué)性能得到改善，即抗彎強(qiáng)度