硅、铬、铝、镍系耐热铸铁性能总结.docx

一、硅系耐热铸铁
硅系耐热铸铁是一类历史悠久的耐热铸铁，以下从成分、性能、应用、生产等方面介绍：
成分特点
硅系耐热铸铁含硅量较高，常见的高硅铸铁含硅量在10% - 16% ，其中工业上应用广泛的含硅量为14.5% - 15% 。除硅外，还含有碳、锰、硫、磷等常规元素，部分特殊类型可能添加钼、铬等合金元素。如含钼高硅铸铁，在含硅量＞14.25%的基础上，钼含量＞3% ，还有少量铬。
性能表现
耐热性：含硅量达14%以上时，硅能在铸铁表面形成一层由二氧化硅等组成的复杂而致密的氧化膜，对基体起保护作用，在600℃左右具有良好的耐热性，可在高温下使用，抗氧化或抗生长性能符合要求。
力学性能：基体为单相铁素体。随含硅量增加，室温机械性能下降，当含Si>6.5%时急剧下降。含硅量小于14.5%时，力学性能可改善，但耐蚀性能大大下降；含硅量达到18%以上时，虽耐蚀但合金很脆，不利于铸造。一般来说，其抗拉强度和弹性模量比钢低得多，如灰铸铁的抗拉强度σb约为120 - 250MPa，抗压强度与钢接近。
应用领域
主要用作承受载荷较小、不受冲击的耐热零件，如各种炉子的配件（炉条、加热炉吊梁等）、石油化工及冶金设备附件等。
生产工艺
熔铸工艺相对简单，铁液流动性好，但因脆性较大等特性，生产中需关注铸造工艺参数控制，如浇注温度、速度等，以减少铸造缺陷。
二、铬系耐热铸铁
铬系耐热铸铁是一类重要的耐热材料，以下是关于它的详细介绍：
成分特点 
铬（Cr）：是关键元素，含量一般在0.5%-32%。当铬含量低于15%时，难以形成连续有效的保护膜，抗氧化和耐热性能会下降。
碳（C）：含量通常在2.0%-3.5%。一部分溶解在基体中强化基体，另一部分和铬形成碳化物，如Cr₇C₃、Cr₂₃C₆等。
硅（Si）：含量在1.0%-2.5%。能脱氧，提高铸铁的流动性，还能溶入基体，强化基体组织。
锰（Mn）：一般在0.5%-1.5%。能脱氧脱硫，稳定奥氏体组织，提高铸铁的强度和韧性。
性能表现
耐热性：可在较高温度下保持稳定，含铬量为15%-18%时，可在900℃的空气炉气中工作；含铬量为26%-30%时，耐热温度达1000℃；含铬量为32%-36%时，耐热温度可达1150℃。
力学性能：强度和硬度较高，如RTCr16的抗拉强度室温下≥340MPa。韧性相对较好，与其他耐热铸铁相比，铬系耐热铸铁在强度和韧性方面有较好的平衡。
耐腐蚀性：具有良好的抗腐蚀性能，尤其是在氧化性酸等介质中，如RTCr16能耐硝酸的腐蚀。
应用领域
热处理行业：用于制造退火罐，利用其耐热和抗磨性能，可在高温下长期稳定工作。
电力行业：煤粉烧嘴等部件常采用铬系耐热铸铁，可承受高温煤粉气流的冲刷和腐蚀。
水泥行业：用于水泥焙烧炉的炉栅等零件，在高温、磨损环境下具有良好的稳定性。
化工行业：化工机械中的一些零件，如反应釜、管道等，使用铬系耐热铸铁可抵御高温和化学腐蚀。
生产工艺
熔炼：保证原料纯净度，精确计算各原料的加入量，适当控制回炉料的使用比例。
铸造：采用合适的造型材料和工艺，控制浇注温度和速度，确保铸件的尺寸精度和表面质量，防止产生铸造缺陷。
热处理：淬火温度一般在950-1050℃，回火有低温回火（200-300℃）和高温回火（600-700℃），还有完全退火（850-950℃）和去应力退火（500-600℃）。
三、铝系耐热铸铁
铝系耐热铸铁是一种重要的耐热材料，以下是相关介绍：
成分特点
铝（Al）：是主要合金元素，含量通常在4%-22如RTQAl4Si4中铝含量为3.5%-4.5%，RTQAl5Si5中铝含量约5%，RTQAl22中铝含量高达22%。
硅（Si）：一般在3.5%-5%左右，与铝协同作用，增强铸铁的耐热性和抗氧化性。
碳（C）：含量一般在2.4%-3.5%，一部分以石墨形式存在，一部分溶解在基体中。
性能表现
耐热性：可在700-1100℃的高温环境下使用。如RTQAl4Si4最高使用温度为900℃，RTQAl22可在1100℃下工作。
抗氧化性：铝在高温下能在铸铁表面迅速形成一层致密的氧化铝（Al₂O₃）保护膜，阻止氧气进一步向内扩散，有效提高铸铁的抗氧化性能。
力学性能：具有一定的强度和硬度，能承受一定的机械负荷和热应力，但随着铝含量的增加，强度和韧性会有所下降。
应用领域
烧结行业：用于制造烧结炉蓖条，在高温、粉尘等恶劣环境下，具有良好的耐热性和耐磨性，能够保证烧结过程的顺利进行。
热处理行业：可制作加热炉的炉用件，如炉底板、料盘等，在高温加热过程中，能保持尺寸稳定，不发生变形和氧化。
锅炉行业：锅炉用侧密封块等部件常采用铝系耐热铸铁，能够承受高温烟气的冲刷和腐蚀，保证锅炉的密封性能和安全运行。
生产工艺
熔炼：采用电炉熔炼，严格控制炉料的质量和成分，确保铁液的纯净度。将铝块预热后加入铁水，或者将铁水冲入铝液中，以保证铝的均匀加入。
球化与孕育：球化剂加入量一般为铁液质量的1.0%-1.5%，孕育剂加入量为铁液质量的0.5%-1.0%。
浇注：浇注温度一般控制在1350℃-1400℃，采用合适的浇注系统，确保铁液平稳、均匀地填充铸型。
四、镍系耐热铸铁
以下是镍系耐热铸铁的相关介绍：
成分特点
镍（Ni）：是主要合金元素，含量较高，通常在18%-36%。如高镍奥氏体铸铁，镍含量可达20%以上。
其他元素：常含有一定量的铬（Cr）、硅（Si）、锰（Mn）等元素。铬可增强耐腐蚀性和高温强度，硅能提高抗氧化性，锰可稳定奥氏体组织。部分还会添加钼（Mo）、铜（Cu）等，钼能进一步提高高温强度和耐腐蚀性，铜可改善耐蚀性。
性能表现
耐热性：在高温下具有良好的稳定性，可在700℃-900℃的温度范围内长期使用。
抗氧化性：表面能形成一层致密的氧化膜，阻止氧气进一步侵蚀，抗氧化性能优异。
力学性能：室温及高温下的冲击韧性良好，能防止脆断，不易因热应力而产生裂纹。具有较高的高温强度和抗蠕变强度，在高温下能承受较大的载荷。
加工性能：硬度相对较低，切削加工性能较好，便于进行各种机械加工操作。
应用领域
石油化工行业：用于制造加热炉管、裂解炉管、反应釜等高温设备部件，可在高温、腐蚀等恶劣环境下长期稳定工作。
电力行业：如电站锅炉中的过热器管、再热器管等，能承受高温高压的蒸汽环境。
热处理行业：用于制作热处理炉的炉底板、料盘、夹具等，在高温加热和冷却过程中，能保持尺寸稳定，不发生变形和开裂。
汽车行业：汽车发动机的排气歧管等部件，可承受发动机排出的高温废气，具有良好的耐热和抗热疲劳性能。
生产工艺
熔炼：一般采用电炉熔炼，严格控制炉料质量，精确计算各元素的加入量，确保铁液成分符合要求。
球化与孕育：根据需要加入适量的球化剂和孕育剂，使石墨球化并细化，提高铸铁的性能。
铸造：控制好浇注温度和速度，确保铁液能顺利填充铸型，避免出现浇不足、冷隔等缺陷。
热处理：常进行固溶处理和时效处理，以改善组织和性能，提高耐热性和力学性能。