張亞祥，劉俊釗，蹇 樂(lè)，段望春，張 興，張得儉

(甘肅省機(jī)械科學(xué)研究院，甘肅蘭州 730030)

0 引言

高硅鑄鐵具有優(yōu)良的耐腐蝕性能，特別適用于制作承受載荷下與各種強(qiáng)腐蝕介質(zhì)接觸的部件［1］，如各種離心泵、閥類、旋塞、管道配件、塔罐、低壓容器及各種非標(biāo)準(zhǔn)零部件，也可用于制造外加電流陰極保護(hù)用的輔助陽(yáng)極鑄件［2－4］，但這種材料強(qiáng)度低、硬度高、脆性大，導(dǎo)致加工性能差，限制了它的使用范圍［5］。通過(guò)添加稀土元素鈰、保溫處理方式，改善高硅鑄鐵組織和性能。

1 試驗(yàn)過(guò)程及試樣制備

以自主設(shè)計(jì)的高性能高硅鑄鐵材料為研究對(duì)象，添加不同含量的稀土元素鈰，其成分如表1。所有試樣均在800℃保溫30 min出爐，室溫自然冷卻。

表1 新型高硅鑄鐵材料各試樣成分

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2．1 金相分析

3組金相試樣規(guī)格均為:15 mm×15 mm×10 mm，對(duì)各試樣進(jìn)行拋光處理后采用自制的硝酸酒精腐蝕液，侵蝕5 s，清洗后運(yùn)用光學(xué)顯微鏡對(duì)試樣進(jìn)行觀察分析，所得結(jié)果如圖1所示。

圖1 高硅鑄鐵金相組織照片

由圖1可知，當(dāng)添加稀土含量為1．0%時(shí)，材料金相組織致密、晶粒細(xì)小，組織明顯優(yōu)于成分1、成分3試樣?？梢?jiàn)，適當(dāng)?shù)南⊥梁靠擅黠@改善材料的組織結(jié)構(gòu)。

2．2 沖擊韌度分析

采用JB－300B沖擊試驗(yàn)機(jī)，對(duì)材料的沖擊韌度進(jìn)行試驗(yàn)，試樣尺寸如圖2所示。

圖2 試樣尺寸/mm

每組成分采用5根試樣進(jìn)行試驗(yàn)，取其平均值后，所得結(jié)果如表2所列。

表2 沖擊韌度結(jié)果

由表2可知，當(dāng)添加稀土含量為1．0%時(shí)，材料的沖擊韌度最高，其值為:1．3 J/cm2。

2．3 抗彎強(qiáng)度和撓度分析

抗彎強(qiáng)度測(cè)試在CTM9100微機(jī)控制電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，測(cè)試的試樣規(guī)格為:3 mm×4 mm×40 mm。采用三點(diǎn)彎曲法測(cè)量，跨距為30 mm，加載速率為0．5 mm/min。每組測(cè)試3根試樣，然后取平均值，所得結(jié)果如表3所列。

表3 抗彎強(qiáng)度和撓度測(cè)試數(shù)據(jù)

由表3可知，當(dāng)添加稀土含量為1．0%時(shí)，試樣的抗彎強(qiáng)度為174 MPa、撓度為1．4 m。

3 結(jié)論

綜上所述，經(jīng)添加稀土元素鈰、保溫處理方式，改善了高硅鑄鐵組織和性能，當(dāng)添加稀土含量為1．0%時(shí)，材料金相組織致密、晶粒細(xì)小;沖擊韌度為1．3 J/cm2;抗彎強(qiáng)度為174 MPa，撓度為1．4 mm。

［1］ 李具倉(cāng)，李志思，趙愛(ài)民，等．高硅鑄鐵的研究［J］．鑄造．2004，53(12):1028－1030．

［2］ 李具倉(cāng)，趙愛(ài)民，胡玉亭．Cu對(duì)高硅鐵基合金組織和耐蝕性能的影響［J］．鑄造技術(shù)．2005，26(6):470 －473．

［3］ Brian J，Saldanha，Michael A Stretcher．Effect of Silicon On the Corrosion Resistance of Iron in Sulfuric Acid［J］．National Association of Corrosion Engineers，1986(1):37 －43．

［4］ 化學(xué)工業(yè)部化工機(jī)械研究院．耐蝕金屬材料及防蝕技術(shù)［M］．北京:化學(xué)工業(yè)出版社，1990．

［5］ 中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)鑄造專業(yè)學(xué)會(huì)．鑄造手冊(cè)(鑄鐵分冊(cè))［M］．北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2000．