耐热铸铁的耐热性能良好,这主要得益于其通过添加硅、铝、铬等合金元素,在高温下形成致密的氧化膜(如SiO₂、Al₂O₃、Cr₂O₃),有效阻止内部金属继续被氧化,从而提升抗氧化能力。以下是对其耐热性能的详细分析:

抗氧化性:耐热铸铁的抗氧化能力需满足150小时加热后氧化速度小于0.5g/(m²·h)。这一指标表明,耐热铸铁在高温下能够形成稳定的氧化膜,有效减缓氧化速度,保护内部金属不被氧化。
抗生长性:耐热铸铁的抗生长性要求体积膨胀低于0.2%。在高温下,普通铸铁可能会因氧化性气体渗入或分解反应导致体积膨胀,而耐热铸铁通过合金元素的加入,减少了这种不可逆的体积变化,保持了尺寸稳定性。
合金元素的作用:
硅(Si):提高铸铁的临界点,使其在工作温度范围内不发生固态相变,减少体积变化和显微裂纹。同时,硅还能促进形成致密的SiO₂氧化膜,提高抗氧化能力。
铝(Al):在高温下形成比SiO₂更致密的Al₂O₃氧化膜,具有更高的抗氧化性。但铝含量过高会增加铸铁的脆性。
铬(Cr):形成稳定的Cr₂O₃氧化膜,提高抗氧化能力。同时,铬还能形成稳定的碳化物,提高铸铁的热稳定性。
应用实例:耐热铸铁广泛用于制造加热炉底板、换热器、烧结机台车等高温部件。这些部件在高温下工作,要求材料具有良好的抗氧化和抗生长性能,耐热铸铁正好满足这一需求。
改进方向:尽管耐热铸铁具有良好的耐热性能,但仍有一些改进方向。例如,推广镍系奥氏体铸铁以提升抗热冲击性和韧性;深化铬系材料作为耐热材料的研究,以进一步提高其耐热温度和热稳定性。