1、3.1 铸铁的特点及分类铸铁的特点及分类3.2 普通铸铁的耐蚀性普通铸铁的耐蚀性3.3 耐蚀铸铁耐蚀铸铁13.1 铸铁的特点及分类铸铁的特点及分类一、铸铁的分类一、铸铁的分类 分为三类：1、白口铸铁：碳除少量溶入铁素体中外，其余全部以渗碳体、白口铸铁：碳除少量溶入铁素体中外，其余全部以渗碳体（Fe3C)形式存在。形式存在。 断口白亮。断口白亮。 组织中以莱氏体作为基体（组织中以莱氏体作为基体（Fe-Fe3C相图）相图）2、麻口铸铁：碳一部分以渗碳体（、麻口铸铁：碳一部分以渗碳体（Fe3C)形式存在，又有少量形式存在，又有少量游离石墨（游离石墨（G)析出析出3、灰口铸铁：碳全部或绝大部分以游离石
2、墨（、灰口铸铁：碳全部或绝大部分以游离石墨（G)析出，断口呈析出，断口呈暗灰色。暗灰色。 组织：钢的基体组织：钢的基体+石墨石墨(工业上使用的铸铁大部分为灰口铸铁）（一）、根据碳在铸铁中的存在形式分类（一）、根据碳在铸铁中的存在形式分类23.1 铸铁的特点及分类铸铁的特点及分类一、铸铁的分类一、铸铁的分类 （二）、灰口铸铁分类（根据铸铁中石墨形态）（二）、灰口铸铁分类（根据铸铁中石墨形态） 1、灰铸铁：石墨呈片状、灰铸铁：石墨呈片状 2、可锻铸铁：石墨呈团絮状、可锻铸铁：石墨呈团絮状3、球墨铸铁：石墨呈球状、球墨铸铁：石墨呈球状 4、蠕墨铸铁：石墨呈蠕虫状、蠕墨铸铁：石墨呈蠕虫状 33.1 铸
3、铁的特点及分类铸铁的特点及分类一、铸铁的分类一、铸铁的分类 （三）、按照用途分类（三）、按照用途分类2、特殊性能铸铁、特殊性能铸铁耐蚀铸铁、耐热铸铁和耐磨铸铁。耐蚀铸铁、耐热铸铁和耐磨铸铁。1、普通铸铁、普通铸铁灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁43.1 铸铁的特点及分类铸铁的特点及分类二、特点二、特点 铸铁是含硅的高碳铁基合金铸铁是含硅的高碳铁基合金, 普通铸铁碳含量大于普通铸铁碳含量大于2.11% （一般在（一般在2.54%之间）之间）, 硅含量在硅含量在1% 3% 之间之间, 具有良好的铸造性能、耐磨性能、吸振性能和具有良好的铸造性能、耐磨性能、吸振
4、性能和价廉等优点。是机器制造、交通运输、石油化工、基价廉等优点。是机器制造、交通运输、石油化工、基本建设和国防工业最主要的铸造材料本建设和国防工业最主要的铸造材料常用于制造形状复杂、承受压应力、摩擦、磨损、振动的部件常用于制造形状复杂、承受压应力、摩擦、磨损、振动的部件（如：机床床身、箱体、壳体等）（如：机床床身、箱体、壳体等）53.1 铸铁的特点及分类铸铁的特点及分类二、特点二、特点C=2.5-4.0%Si=1.0-3.0%高碳、高硅是为了促进石墨化。S,P含量高于钢。钢的基体+石墨.钢的基体：铁素体铁素体+珠光体珠光体（二）、组织特点（二）、组织特点（一）、成分特点（一）、成分特点63.1
5、 铸铁的特点及分类铸铁的特点及分类二、特点二、特点（三）、石墨的特点（三）、石墨的特点 石墨是100%的碳强度极低（b=20Mpa)、硬度极低（HB=3-5)、塑性极低（=0）、韧性差。在材料中相当于裂纹、空洞。因此使铸铁的力学性能差。石墨优点： 减摩性好：石墨起储油润滑作用 减振性好：石墨松软，吸收震动 切削性好：石墨割裂基体，易断屑。 缺口敏感性小：石墨本身相当于缺口73.1 铸铁的特点及分类铸铁的特点及分类三、牌号三、牌号（一）普通灰口铸铁（一）普通灰口铸铁1、灰铸铁、灰铸铁HT+最低抗拉强度最低抗拉强度例：例：HT200、HT3002、可锻铸铁、可锻铸铁KT+最低抗拉强度最低抗拉强度-
6、最小延伸率最小延伸率例：例：KTH350-10、KTZ700-02QT+最低抗拉强度最低抗拉强度-最小延伸率最小延伸率例：例：QT400-18、QT900-23、球墨铸铁、球墨铸铁4、蠕墨铸铁、蠕墨铸铁RuT+最低抗拉强度最低抗拉强度例：例：RuT380、RuT42083.1 铸铁的特点及分类铸铁的特点及分类三、牌号三、牌号（二）特殊性能铸铁（二）特殊性能铸铁1、耐蚀铸铁、耐蚀铸铁ST+合金元素合金元素例：例：ST Si15、SQT Si152、耐热铸铁、耐热铸铁RT+合金元素合金元素例：例：RTCr16、RQTAl5Si593.2 普通铸铁的耐蚀性普通铸铁的耐蚀性在普通铸铁中在普通铸铁中 碳
7、碳含量愈高含量愈高, 石墨和渗碳体含量就愈高石墨和渗碳体含量就愈高; 石墨和渗碳体相对于石墨和渗碳体相对于铸铁基体而言都是阴极性很强的物质铸铁基体而言都是阴极性很强的物质, 在一定的腐蚀介质中在一定的腐蚀介质中, 形形成了许多微电池成了许多微电池, 加速了基体腐蚀加速了基体腐蚀, 从而降低了铸铁的耐蚀性能。从而降低了铸铁的耐蚀性能。一、元素及组织对耐蚀性的影响一、元素及组织对耐蚀性的影响硅硅含量大于含量大于3% 时时, 在铸铁中能使渗碳体分解而析出石墨在铸铁中能使渗碳体分解而析出石墨, 降低降低了耐蚀性能。了耐蚀性能。硫硫与铁、锰反应生成的硫化物呈单独相析出与铁、锰反应生成的硫化物呈单独相析出
8、, 也是阴极相也是阴极相, 形成形成微电池微电池, 加速基体金属的腐蚀。加速基体金属的腐蚀。磷磷并不改变铁在中性介质和大气条件下的耐蚀性能并不改变铁在中性介质和大气条件下的耐蚀性能, 但在一些但在一些酸性介质中酸性介质中, 磷含量提高磷含量提高, 腐蚀速度加大。腐蚀速度加大。103.2 普通铸铁的耐蚀性普通铸铁的耐蚀性二、二、耐蚀性能及应用耐蚀性能及应用在非氧化性酸溶液中是不耐腐蚀的在非氧化性酸溶液中是不耐腐蚀的, 如在任何浓度的盐如在任何浓度的盐酸中都能被迅速腐蚀酸中都能被迅速腐蚀; 在氧化性酸溶液中在氧化性酸溶液中, 它内部的石墨相促进了金属的钝化它内部的石墨相促进了金属的钝化, 提高了耐
9、蚀性能。在一定浓度的硝酸和硫酸中能发生钝化提高了耐蚀性能。在一定浓度的硝酸和硫酸中能发生钝化, 生成保护性很好的钝化膜。如生成保护性很好的钝化膜。如铸铁对铸铁对85% 100% 的浓硫的浓硫酸很稳定酸很稳定, 在浓硫酸生产中可用于制造硫酸冷却器、输送在浓硫酸生产中可用于制造硫酸冷却器、输送管线、泵和阀等管线、泵和阀等(1) 酸溶液酸溶液113.2 普通铸铁的耐蚀性普通铸铁的耐蚀性二、二、耐蚀性能及应用耐蚀性能及应用铸铁和碳钢一样铸铁和碳钢一样, 在碱溶液中有相当好的耐蚀在碱溶液中有相当好的耐蚀性能。灰铸铁可耐性能。灰铸铁可耐70% 以下的以下的N aOH溶液腐蚀。溶液腐蚀。在熔融烧碱中在熔融烧
10、碱中, 铸铁易产生应力腐蚀开裂。铸铁易产生应力腐蚀开裂。(2) 碱溶液碱溶液123.2 普通铸铁的耐蚀性普通铸铁的耐蚀性二、二、耐蚀性能及应用耐蚀性能及应用铸铁在大气、水和中性溶液中都有很好的耐蚀性能铸铁在大气、水和中性溶液中都有很好的耐蚀性能, 并得到广泛的并得到广泛的应用。例如铸铁水管应用。例如铸铁水管, 长期以来长期以来, 被广泛采用。被广泛采用。 在工业水中在工业水中,如含有酸性物质时如含有酸性物质时, 则耐蚀性下降则耐蚀性下降, 应慎重选用。应慎重选用。 在海水中的腐蚀率为在海水中的腐蚀率为0. 125 0. 25mm/a 左右左右, 而污染海水对铸铁而污染海水对铸铁的腐蚀率更大。的
11、腐蚀率更大。 铸铁在其它中性溶液中铸铁在其它中性溶液中,都具有相当好的耐蚀性能都具有相当好的耐蚀性能, 被用来制造管道、被用来制造管道、泵、阀等设备。泵、阀等设备。(3) 大气、水和中性溶液大气、水和中性溶液133.3 耐蚀铸铁耐蚀铸铁一、高硅铸铁一、高硅铸铁耐蚀铸铁主要有耐蚀铸铁主要有:高硅、高铬和高镍铸铁三大类高硅、高铬和高镍铸铁三大类作为耐蚀材料作为耐蚀材料, 最常用的高硅铸铁中的含硅量为最常用的高硅铸铁中的含硅量为14% 16%。在适当的介质条件下在适当的介质条件下, 其表面会形成一层致密的保护膜其表面会形成一层致密的保护膜, 膜主要膜主要由二氧化硅由二氧化硅（SiO2钝化膜）钝化膜）
12、构成。当含硅量低于构成。当含硅量低于14% 时时, 耐蚀耐蚀性受氧化铁膜控制性受氧化铁膜控制; 含硅量高于含硅量高于14% 时时, 耐蚀性受二氧化硅膜控耐蚀性受二氧化硅膜控制。因此铸铁中必须含有不低于制。因此铸铁中必须含有不低于14% 16% 的硅才具有优良的的硅才具有优良的耐蚀性。耐蚀性能随含硅量的增加而提高耐蚀性。耐蚀性能随含硅量的增加而提高, 但过高的含硅量会生但过高的含硅量会生成介稳定的脆性相成介稳定的脆性相(Fe5Si2 ) , 使材料更脆使材料更脆, 为此为此最高含硅量可达最高含硅量可达18%。主要用于酸性介质主要用于酸性介质143.3 耐蚀铸铁耐蚀铸铁一、高硅铸铁一、高硅铸铁耐蚀
13、铸铁主要有耐蚀铸铁主要有:高硅、高铬和高镍铸铁三大类高硅、高铬和高镍铸铁三大类（一）铁硅合金的电化学性质（一）铁硅合金的电化学性质铁中加入大量的硅，可以显著提高其耐铁中加入大量的硅，可以显著提高其耐酸性能酸性能.合金的耐酸性能与其含硅量之间合金的耐酸性能与其含硅量之间有着突变关系。耐酸性发生突变的硅含有着突变关系。耐酸性发生突变的硅含量依介质条件而定，一般量依介质条件而定，一般耐酸用高硅铸耐酸用高硅铸铁含硅量在铁含硅量在14.518%之间之间，因为硅含，因为硅含量再多，对耐酸性无大改善，但却严重量再多，对耐酸性无大改善，但却严重损害力学性能（形成脆性相损害力学性能（形成脆性相Fe5Si2）。
14、153.3 耐蚀铸铁耐蚀铸铁一、高硅铸铁一、高硅铸铁（一）铁硅合金的电化学性质（一）铁硅合金的电化学性质当硅含量增为当硅含量增为12%和和15%时，致钝电流时，致钝电流ib和维钝电流和维钝电流ip都显著下降，同时，致钝都显著下降，同时，致钝电位电位Ep向负电位方向转移，钝态电位区向负电位方向转移，钝态电位区加长加长.铁中加入大量的硅可使合金容易钝铁中加入大量的硅可使合金容易钝化化;钝态电位区的加长和钝态电位区的加长和ip值的下降，则值的下降，则说明铁中加入大量的硅使合金的钝态稳说明铁中加入大量的硅使合金的钝态稳定性得以提高，钝态下腐蚀速率减小。定性得以提高，钝态下腐蚀速率减小。163.3 耐蚀
15、铸铁耐蚀铸铁（二）普通高硅铸铁（二）普通高硅铸铁1、化学成份、组织、化学成份、组织 普通高硅铸铁含有普通高硅铸铁含有l418%Si，0.51.1C%显微组织是由含硅铁素体基体和石墨组成显微组织是由含硅铁素体基体和石墨组成173.3 耐蚀铸铁耐蚀铸铁（二）普通高硅铸铁（二）普通高硅铸铁2、耐酸性能、耐酸性能 普通高硅铸铁虽以耐热硫酸腐蚀普通高硅铸铁虽以耐热硫酸腐蚀著名，但也是有温度与浓度范围著名，但也是有温度与浓度范围限制的。例如，在沸点温度，高限制的。例如，在沸点温度，高硅铸铁只耐浓度为硅铸铁只耐浓度为60%以上的硫以上的硫酸腐蚀酸腐蚀(腐蚀速率腐蚀速率0.025毫米毫米/年年)，对浓度为对浓
16、度为30%左右的沸硫酸是不左右的沸硫酸是不够耐蚀的够耐蚀的(沸沸30%硫酸，腐蚀速硫酸，腐蚀速率率0.482毫米毫米/年年)【硫酸硫酸】183.3 耐蚀铸铁耐蚀铸铁（二）普通高硅铸铁（二）普通高硅铸铁2、耐酸性能、耐酸性能 在硫酸中使用的温度和浓度范围在硫酸中使用的温度和浓度范围如右图如右图【硫酸硫酸】193.3 耐蚀铸铁耐蚀铸铁（二）普通高硅铸铁（二）普通高硅铸铁2、耐酸性能、耐酸性能 【硝酸硝酸】较浓硝酸即使在较高温度下较浓硝酸即使在较高温度下也能使高硅铸铁钝化，而热也能使高硅铸铁钝化，而热的稀硝酸则使高硅铸铁腐蚀的稀硝酸则使高硅铸铁腐蚀加快加快.可以安全使用高硅铸铁可以安全使用高硅铸铁的
17、硝酸温度与浓度范围可参的硝酸温度与浓度范围可参考右图考右图203.3 耐蚀铸铁耐蚀铸铁（二）普通高硅铸铁（二）普通高硅铸铁2、耐酸性能、耐酸性能 【盐酸盐酸】普通高硅铸铁可以安全普通高硅铸铁可以安全使用的盐酸温度和浓度使用的盐酸温度和浓度范围可参考右图，高硅范围可参考右图，高硅铸铁不能用在较浓的热铸铁不能用在较浓的热盐酸中盐酸中 213.3 耐蚀铸铁耐蚀铸铁（二）普通高硅铸铁（二）普通高硅铸铁2、耐酸性能、耐酸性能 【磷酸磷酸】高硅铸铁在各种浓度和温度的磷酸中是耐腐蚀的高硅铸铁在各种浓度和温度的磷酸中是耐腐蚀的.如表所示。如表所示。 223.3 耐蚀铸铁耐蚀铸铁（三）补充合金化的高硅铸铁（三）
18、补充合金化的高硅铸铁1、稀土高硅铸铁、稀土高硅铸铁 SQT Si-15普通高硅铸铁中加人稀土镁合金后，可以除气，使铸造性能有所改善，并使石墨球化，普通高硅铸铁中加人稀土镁合金后，可以除气，使铸造性能有所改善，并使石墨球化，提高强度提高强度(达达300Mpa以上以上)、耐蚀性和加工性，使其能接受车削、钻孔、绞丝，还可以补、耐蚀性和加工性，使其能接受车削、钻孔、绞丝，还可以补焊，稀土高硅球墨铸铁的可应用介质与普通高硅铸铁相似。焊，稀土高硅球墨铸铁的可应用介质与普通高硅铸铁相似。233.3 耐蚀铸铁耐蚀铸铁（三）补充合金化的高硅铸铁（三）补充合金化的高硅铸铁2、加钼高硅铸铁、加钼高硅铸铁 ST Si
19、15Mo3RE加钼可以改善高硅铸铁的耐盐酸腐蚀性能，一般加入量为加钼可以改善高硅铸铁的耐盐酸腐蚀性能，一般加入量为33.5%高硅铸铁中加入钼之所高硅铸铁中加入钼之所以能降低其在热盐酸中以能降低其在热盐酸中的腐蚀速率可以这样解的腐蚀速率可以这样解释释:(l)合金元素钼对合金元素钼对Cl一一离离子的耐蚀作用子的耐蚀作用;(2)组织上消除了石墨组织上消除了石墨片，强化了片，强化了SiO2膜膜243.3 耐蚀铸铁耐蚀铸铁二、高镍铸铁二、高镍铸铁含含1436%镍、并加有入百分之几铬、铜或钼的铸铁，称为高镍镍、并加有入百分之几铬、铜或钼的铸铁，称为高镍铸铁或奥氏体铸铁铸铁或奥氏体铸铁. 高镍铸铁的组织为奥
20、氏体基体高镍铸铁的组织为奥氏体基体+片状石墨或球状石墨。片状石墨或球状石墨。镍是热力学稳定性较铁为高的金属镍是热力学稳定性较铁为高的金属.大量镍加入铁中，明显地提大量镍加入铁中，明显地提高了铁的热力学稳定性高了铁的热力学稳定性(使腐蚀电位向正电位方向转移使腐蚀电位向正电位方向转移)，也减小，也减小了铸铁在钝态下的溶解电流密度，因而高镍铸铁在酸中的腐蚀速了铸铁在钝态下的溶解电流密度，因而高镍铸铁在酸中的腐蚀速率远较普通铸铁为低率远较普通铸铁为低.依酸的种类、浓度、温度不同，腐蚀速率依酸的种类、浓度、温度不同，腐蚀速率减为普通铸铁的几分之一到二百分之一左右减为普通铸铁的几分之一到二百分之一左右.2
21、53.3 耐蚀铸铁耐蚀铸铁二、高镍铸铁二、高镍铸铁高镍铸铁主要用于碱溶液及海水中。高镍铸铁主要用于碱溶液及海水中。高镍铸铁在海洋大气、海水和中性盐类水溶液中都很耐蚀高镍铸铁在海洋大气、海水和中性盐类水溶液中都很耐蚀263.3 耐蚀铸铁耐蚀铸铁二、高镍铸铁二、高镍铸铁高镍铸铁主要用于碱溶液及海水中。高镍铸铁主要用于碱溶液及海水中。高镍铸铁在海洋大气、海水和中性盐类水溶液中都很耐蚀高镍铸铁在海洋大气、海水和中性盐类水溶液中都很耐蚀273.3 耐蚀铸铁耐蚀铸铁三、高铬铸铁三、高铬铸铁铸铁中加入铸铁中加入14% 36% 的铬后的铬后, 在氧化性介质中铸铁表面能生成一层很在氧化性介质中铸铁表面能生成一层
22、很薄而紧密附着在合金表面的钝化膜（薄而紧密附着在合金表面的钝化膜（Cr2O3）, 从而大大提高了耐蚀性。从而大大提高了耐蚀性。这种铸铁称为高铬铸铁。高铬铸铁的耐蚀性能是由铁素体固溶的铬来提供这种铸铁称为高铬铸铁。高铬铸铁的耐蚀性能是由铁素体固溶的铬来提供的。由于铸铁中含碳量较高的。由于铸铁中含碳量较高, 必须加入足够量的铬使所有的碳形成碳化铬必须加入足够量的铬使所有的碳形成碳化铬后后, 铁素体中留下的固溶状态的铬应不低于铁素体中留下的固溶状态的铬应不低于12% 13% , 这样在许多化学这样在许多化学介质中才能具有明显高的耐蚀性。介质中才能具有明显高的耐蚀性。高铬铸铁属于白口铁类高铬铸铁属于白
23、口铁类, 其硬度较高其硬度较高, 不但耐腐蚀性好不但耐腐蚀性好, 且耐热性且耐热性和耐磨性也很好。和耐磨性也很好。与高硅铸铁相比与高硅铸铁相比, 高铬铸铁机械性能较好高铬铸铁机械性能较好, 当含碳量低到大约当含碳量低到大约1. 2% 时时, 抗拉强度可高达抗拉强度可高达481M Pa,283.3 耐蚀铸铁耐蚀铸铁三、高铬铸铁三、高铬铸铁高铬铸铁在大气、海水、矿水、硝酸、浓硫酸、碳酸、高铬铸铁在大气、海水、矿水、硝酸、浓硫酸、碳酸、磷酸磷酸, 大多数有机酸、碱液、盐溶液等介质中有很好的大多数有机酸、碱液、盐溶液等介质中有很好的耐蚀性。尤其是耐硝酸腐蚀的性能是极好的耐蚀性。尤其是耐硝酸腐蚀的性能是极好的高铬铸铁不能用于盐酸高铬铸铁不能用于盐酸, 氢氟酸等还原性介质中氢氟酸等还原性介质中293.3 耐蚀铸铁耐蚀铸铁三、高铬铸铁三、高铬铸铁30
