耐熱鑄鐵

耐熱鑄鐵是一種在高温下使用的鑄鐵，因其具有良好的抗氧化、抗生長、抗熱疲勞性能而受到普遍重視，通常，Cr、Si、Al是保持其耐熱性能的主要元素，尤其是當使用温度在1200K左右時，Al似乎是必不可少的。鋁耐熱鑄鐵因脆性大，抗熱疲勞性能差而使其應用受到限制。關於稀土元素對普通鑄鐵的組織及力學性能的影響曾有報道，但Ce對中鋁耐熱鑄鐵的組織及力學性能的影響至今仍很少研究

“生長”是指由於氧化性氣體沿石墨片邊界和裂紋滲入鑄鐵內部造成的氧化，以及因分解而發生的石墨化引起鑄件體積膨脹。向鑄鐵中加入鋁、硅、鉻等元素，使鑄件表面形成一層緻密的二氧化硅、三氧化二鋁等氧化膜，能明顯提高高温下的抗氧化能力，同時能夠使鑄鐵的基體變為單相鐵素體。此外，硅、鋁可提高相變點，使其在工作温度下不發生固態相變，可減少由此而產生的體積變化和顯微裂紋。鉻可形成穩定的碳化物，提高鑄鐵的熱穩定性。·常用的耐熱鑄鐵有中硅鑄鐵、高鉻鑄鐵、鎳鉻硅鑄鐵等，主要用於製造加熱爐附件，如爐底板、送鏈構件、換熱器等。

耐熱鑄鐵的特徵參數很多，如：抗生長、抗氧化、抗熱衝擊、抗高温⋯⋯，設計者選擇時往往不知所措。正確的方法是，首先按耐熱温度選擇，然後再考慮室温和高温承載能力，最後才是製造方便、鑄造性能好、成本低、資源豐富⋯⋯。

耐熱鑄鐵的實際工況很惡劣，而且各工況又不盡相同，所以實際上耐熱鑄鐵的耐熱温度根據工況不同而有分散性，選擇時要選温差範圍小的。 ^[1] 

一、硅系耐熱鑄鐵

此種材料是歷史最悠久的一種片狀石墨中硅鑄鐵，隨含硅量的增加室温機械性能下降，含Si>6.5%時急劇下降。但碳、硅總量是個恆值，如果Si高，則C就會排出，這一點要特別注意。

二、鉻系耐熱鑄鐵

鉻系耐熱鑄鐵，提高含碳量有利於在抗磨條件下的耐熱性；提高含硅量會增加抗氧化能力，但卻降低了高温強度，降低了熱穩定性，所以含Si量一般不超過4%。

三、鋁系耐熱鑄鐵

鋁系耐熱鑄鐵，隨含Al量的增加，耐熱性也不斷增加，但使用範圍不大，這是因為沒有滿意的加工性能，具有最低的機械性能和很大的脆性。

四、鎳系耐熱鑄鐵

高鎳奧氏體鑄鐵，由於良好的抗熱衝擊，高温強度和抗蠕變強度，以及良好的耐熱性等，愈來愈引起國內的重視。又由於它有室温及高温下良好的衝擊韌性，能防止脆斷，用它來代替硅系、硅鋁系和鉻系耐熱鑄鐵是大有可為的。 ^[1] 

一、提高耐熱鑄鐵的衝擊韌性

隨着我國工業的發展，工業鍋爐向大容量發展，特別是要求集中供熱後，安裝和運行中爐排片大量的脆斷報廢，在運行中必須停爐撤換，造成極大損失，為此用户寧肯使用高價的耐熱鋼爐排或進口爐排，也不使用國產的耐熱鑄鐵爐排。所以， 提高其衝擊韌性是耐熱鑄鐵的當務之急。

二、引進和研製鎳系耐熱鑄鐵

鎳系奧氏體鑄鐵，具有很好的耐熱性能、衝擊韌性高、抗熱衝擊、膨脹小的優點，而且硬度低，容易加工。工業發達國家都訂有奧氏體鑄鐵標準，我國至少還沒有這一標準，有必要馬上引進和研製這些鑄鐵。

過去一直認為我國鎳資源缺乏，所以很少有人試製這種鑄鐵。最近表明，我國鎳礦資源豐富， 隨着Ni的開發，試製此種鑄鐵意義重大。

三、擴大鉻系耐熱鑄鐵應用範圍

高鉻鑄鐵的抗氧化好，耐熱温度分散範圍小，熱穩定性高，是它的優點，應增加對它的研究。我國把它當作抗磨材料研究的較多，希望再把它作耐熱材料來研究。 ^[1] 

傳統的熔制工藝是：分別熔化鐵和鋁，然後將鐵液倒人鋁液中，充分攪拌靜置後澆注。傳統的熔制工藝不僅能耗大（鋁單獨熔化，增加了能耗），而且生產上操作不便，不適宜於大批連續生產和實現機械化。 ^[1] 

一、優點

熔制新工藝具有如下優點：

1）鋁無需單獨熔化，節省大量能耗。

2）鋁的燒損率接近或與傳統熔制工藝相等。

3）沒有偏析缺陷。

4）操作方便。

5）易於大批連續牛產和實現機械化。 ^[2]