在普通铸铁基础上,有意识加入铬、镍、钼、铜、锰、钒、硅等合金元素,改变金相组织,获得耐磨、耐热、耐腐蚀等特殊性能的铸铁,统称为合金铸铁。区别于普通灰铸铁、球墨铸铁:普通铸铁仅依靠碳、硅调控性能;
合金铸铁依靠合金元素实现强化。

合金铸铁耐热原理
合金铸铁通过添加硅、铬、铝、镍等合金元素,从两大维度提升高温使用性能:抗氧化能力 + 高温组织稳定性(抗蠕变、抗生长)。
1. 高温抗氧化机理(表面防护)
高温下铁容易与氧气反应生成疏松多孔的氧化铁,氧化层持续剥落,基体不断被侵蚀。
合金元素(Cr、Si、Al)优先与氧结合,在铸件表面生成致密、连续、附着力强的氧化保护膜:
、、。
这层薄膜隔绝氧气向内扩散,阻止基体持续氧化烧损。
关键:普通铸铁生成的氧化铁疏松透气,无法保护基体;合金元素形成的氧化膜致密密闭。
2. 基体组织稳定机理(防止材质失效)
普通铸铁长期高温会出现三大问题:
石墨粗化、渗碳体分解、体积不可逆长大(铸铁生长),伴随变形、开裂。
合金元素起到作用:
稳定碳化物
铬、钼等元素形成稳定合金碳化物,抑制渗碳体在高温下分解,维持强度;
抑制石墨粗化
镍、硅等元素改善基体组织,阻止片状石墨持续长大,减少裂纹萌生通道;
提高相变温度
提高共析转变温度,扩大稳定使用区间,避免工作温度下发生固态相变产生内应力;
提升高温强度、抗蠕变性能
高温载荷下不易缓慢塑性变形(蠕变),构件不易变形失效。