CN100365149C - 耐海水腐蚀的合金铸铁 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种合金铸铁，特别是涉及一种耐海水腐蚀的合金铸铁。它以重量百分比为单位，含有镍Ni 0.8～3.2，铬Cr 0.6～1.2，硅Si 1.2～2.2，碳C 2.8～3.4，锰Mn 0.5～1.2，铜Cu 0.4～0.8，锑0.1～0.4，杂质控制在硫S≤0.12，余量为铁Fe。本发明的耐海水腐蚀的合金铸铁，适用于制造水利、水电工程的闸门、闸门槽等设备，在海水中的使用性能超过不锈钢，其强度、韧性和加工性能能满足水工设施的使用要求，具有较好的耐腐蚀性能和较强的机械性能，可代替进口，市场需求量大，有较好的推广应用价值。
Description
一.技术领域：本发明涉及一种合金铸铁，特别是涉及一种耐海水腐蚀的合金铸铁。
二.背景技术：海水是含盐度很高的强腐蚀介质，对一般金属有着较强的腐蚀作用。长期以来，人们常选用钛材、铜镍合金、镍铝青铜合金作为耐海水腐蚀的材料，钛材耐腐蚀性能高，但导热性能差，价格昂贵，且不容易加工；铜镍合金易产生接触电化学腐蚀；镍铝青铜合金具有优异的耐应力腐蚀开裂、耐腐蚀疲劳性能、耐侵蚀腐蚀、耐空泡腐蚀和海生物污损等性能，镍铝青铜合金在海水中不发生点蚀，不发生氯化物应力腐蚀开裂，其强度与奥氏体不锈钢相当，经热处理后，其强度可与双相不锈钢相媲美，但镍铝青铜合金有两个主要缺点：一是在污染海水中的耐腐蚀性能下降，二是对选相腐蚀比较敏感，它与目前推广使用的B10管道材料在海水中的腐蚀电位有较大差异，电偶腐蚀效应较显著，用作海水泵阀材料也不理想。
世界各国都非常重视海水腐蚀材料的研究工作，铝和铝合金以其质量轻、比强度高、热效率高、价格适中、易加工等优良性能得到越来越广泛的应用，但大部分铝合金由于含有铜、铁、硅等合金元素，其耐腐蚀性能反而降低，导致耐海水腐蚀的性能更差；铝镁防锈铝系合金耐海水腐蚀的性能较好，但其合金中存在一些易引起腐蚀的杂质从而影响它的耐腐蚀性能，其中以美国的5454、5052型铝合金为代表，5454、5052型铝合金具有中等强度，耐海水腐蚀的性能比纯铝好，但其在使用中，随着时间延长，力学性能下降，存在“时效软化”现象，并且其在热加工与冷加工的过程中，制品中有内应力存在，内应力的存在加速了应力的腐蚀，存在“应力腐蚀开裂倾向”。中国发明专利CN1162563C，申请号为01110677.8，发明名称为：“耐海水腐蚀铝合金及其制造工艺”中公开了一种耐海水腐蚀的铝合金，它是在5XXX合金基础上通过锰铬联效，稀土加强，并采用特殊的加工工艺，形成具有耐海水腐蚀性能优良的新材料，但其加工过程复杂，成本较高；中国发明专利CN 1492064A，申请号为03126348.8，发明名称为：“一种用于制造海水泵阀的铸造铜合金及其制备方法”中公开了一种耐海水腐蚀的铸造铜合金，该发明是在现有的镍铝青铜合金基础上，通过降低铝含量，来降低熔铸过程中所形成的氧化铝夹杂数量，提高铸件致密度，通过增加镍含量，来提高自然腐蚀电位，但该发明必须严格控制锰、铁含量，过量的锰、铁会降低合金的耐腐蚀性能。
三.发明内容：
本发明的目的是：提供一种耐海水腐蚀的合金铸铁，用该合金铸铁可制造长期浸泡在海水中的水工设备或部件。
本发明的技术方案是：
一种耐海水腐蚀的合金铸铁，以重量百分比为单位，含有镍Ni 0.8～2.5，铬Cr 0.6～1.2，硅Si 1.2～2.2，碳C 2.8～3.4，锰Mn 0.5～1.2，铜Cu 0.4～0.8，余量为铁Fe。
一种耐海水腐蚀的合金铸铁，以重量百分比为单位，含有镍Ni 0.8～2.5，铬Cr 0.6～1.2，硅Si 1.2～2.2，碳C 2.8～3.4，锰Mn 0.5～1.2，铜Cu 0.4～0.8，锑Sb 0.1～0.4，杂质中硫S≤0.12，余量为铁Fe。
上面所述的耐海水腐蚀的合金铸铁所采用的冶炼工艺条件是：风量50立方米/分，风压为1300毫米水柱，浇注温度为1360～1400℃。
本发明的积极有益效果是：
1.本发明的耐海水腐蚀的合金铸铁，其中的镍在铸铁中具有石墨化剂的作用，有助于碳化物的分解，并且能稳定珠光体和减少铁素体含量；有助于取得均匀而一体的结构和良好的耐腐蚀性及较好的综合机械性能。
2.本发明的耐海水腐蚀的合金铸铁，其中的铬是最强烈的碳化物稳定元素之一，在铸铁中加入少量铬，柔软的铁素体变成珠光体组织，使铸铁中具有极细的片状共晶石墨存在，可使石墨的大小更均匀，使铸铁晶粒细小匀称。
3.本发明的耐海水腐蚀的合金铸铁，其中的锰可增加铸铁的耐腐蚀性能，特别是对咸海水、弱酸性溶液更有效。
4.本发明的耐海水腐蚀的合金铸铁，其中的铜可以改善铸铁的耐腐蚀性能和耐磨损性能，延长其使用寿命。
5.本发明的耐海水腐蚀的合金铸铁，适用于制造水利、水电工程的闸门、闸门槽等设备，在海水中的使用性能超过不锈钢，其强度、韧性和加工性能均能满足水工设施的使用要求(根据闸门槽在不同的使用海域和闸门孔口尺寸大小的不同，其Ni、Cr的组成也不尽相同)。如用本发明的耐海水腐蚀的合金铸铁制造的水工用闸门槽，经检测和试验符合国标GB7216-87，GB5675-85，SLJ、DLJ201-80的相关要求(如下表)，具有较好的耐腐蚀性能和较强的机械性能，代替了进口的不锈钢门槽，市场需求量大，有较好的推广应用价值。
| 项目名称 | 试验结果 |
| 抗拉强度 | 200MPa |
| 珠光体数量(％) | ≥80 |
| 组织成分 | 金相组织符合GB7216标准的规定 |
| 硬度 | HB160～220 |
四.具体实施方式：
实施例一：一种耐海水腐蚀的合金铸铁，以重量百分比为单位，含有镍Ni0.8，铬Cr 0.6，硅Si 1.2，碳C 2.8，锰Mn 0.5，铜Cu 0.4，余量为铁Fe。
上述合金铸铁所采用的冶炼工艺条件是：风量50立方米/分，风压为1300毫米水柱，浇注温度为1360～1400℃。
实施例二：本实施例的合金铸铁所采用的冶炼工艺条件同实施例一基本相同，相同之处不重述，不同之处在于：一种耐海水腐蚀的合金铸铁，以重量百分比为单位，含有镍Ni 3.2，铬Cr 1.2，硅Si 2.2，碳C 3.4，锰Mn 1.2，铜Cu 0.8，余量为铁Fe。
实施例三：本实施例的合金铸铁所采用的冶炼工艺条件同实施例一基本相同，相同之处不重述，不同之处在于：一种耐海水腐蚀的合金铸铁，以重量百分比为单位，含有镍Ni 1.2，铬Cr 0.8，硅Si 1.8，碳C 3.0，锰Mn 1.0，铜Cu 0.6，余量为铁Fe。
实施例四：本实施例的合金铸铁所采用的冶炼工艺条件同实施例一基本相同，相同之处不重述，不同之处在于：一种耐海水腐蚀的合金铸铁，以重量百分比为单位，含有镍Ni 1.6，铬Cr 0.81，硅Si 1.5，碳C 3.2，锰Mn 0.7，铜Cu 0.5，余量为铁Fe。
实施例五：本实施例的合金铸铁所采用的冶炼工艺条件同实施例一基本相同，相同之处不重述，不同之处在于：一种耐海水腐蚀的合金铸铁，以重量百分比为单位，含有镍Ni 2.6，铬Cr 1.0，硅Si 2.0，碳C 3.1，锰Mn 0.9，铜Cu 0.7，余量为铁Fe。
实施例六：本实施例的合金铸铁所采用的冶炼工艺条件同实施例一基本相同，相同之处不重述，不同之处在于：一种耐海水腐蚀的合金铸铁，以重量百分比为单位，含有镍Ni 1.2，铬Cr 0.8，硅Si 1.5，碳C 2.8，锰Mn 0.6，铜Cu 0.7，余量为铁Fe。
实施例七：本实施例的合金铸铁所采用的冶炼工艺条件同实施例一基本相同，相同之处不重述，不同之处在于：一种耐海水腐蚀的合金铸铁，以重量百分比为单位，含有镍Ni 1.6，铬Cr 0.81，硅Si 2.0，碳C 3.01，锰Mn 0.7，铜Cu 0.5，余量为铁Fe。
实施例八：本实施例的合金铸铁所采用的冶炼工艺条件同实施例一基本相同，相同之处不重述，不同之处在于：一种耐海水腐蚀的合金铸铁，以重量百分比为单位，含有镍Ni 2.5，铬Cr 1.0，硅Si 1.4，碳C 3.2，锰Mn 0.8，铜Cu 0.6，余量为铁Fe。
实施例九：本实施例的合金铸铁所采用的冶炼工艺条件同实施例一基本相同，相同之处不重述，不同之处在于：一种耐海水腐蚀的合金铸铁，以重量百分比为单位，含有镍Ni 2.8，铬Cr 1.01，硅Si 1.6，碳C 3.21，锰Mn 1.0，铜Cu 0.7，余量为铁Fe。
实施例十：本实施例的合金铸铁所采用的冶炼工艺条件同实施例一基本相同，相同之处不重述，不同之处在于：一种耐海水腐蚀的合金铸铁，以重量百分比为单位，含有镍Ni 3.2，铬Cr 1.2，硅Si 1.4，碳C 3.4，锰Mn 1.1，铜Cu 0.8，余量为铁Fe。
实施例十一：本实施例的合金铸铁所采用的冶炼工艺条件同实施例一基本相同，相同之处不重述，不同之处在于：一种耐海水腐蚀的合金铸铁，以重量百分比为单位，含有镍Ni 0.8，铬Cr 0.6，硅Si 2.0，碳C 3.11，锰Mn 0.5，铜Cu 0.8，余量为铁Fe。
实施例十二：本实施例的合金铸铁所采用的冶炼工艺条件同实施例一基本相同，相同之处不重述，不同之处在于：一种耐海水腐蚀的合金铸铁，以重量百分比为单位，含有镍Ni 3.2，铬Cr 1.2，硅Si 0.3，碳C 2.8，锰Mn 1.2，铜Cu 0.4，余量为铁Fe。
实施例十三：一种耐海水腐蚀的合金铸铁，以重量百分比为单位，含有镍Ni 0.8，铬Cr 0.60，硅Si 1.2，碳C 2.8，锰Mn 0.5，铜Cu 0.4，锑0.1，杂质控制在硫S≤0.1 2，余量为铁Fe。
上述合金铸铁所采用的冶炼工艺条件是：风量50立方米/分，风压为1300毫米水柱，浇注温度为1360～1400℃。
实施例十四：本实施例的合金铸铁所采用的冶炼工艺条件同实施例十三基本相同，相同之处不重述，不同之处在于：一种耐海水腐蚀的合金铸铁，以重量百分比为单位，含有镍Ni 1.2，铬Cr 1.0，硅Si 2.2，碳C 3.4，锰Mn 1.2，铜Cu 0.8，锑0.4，杂质控制在硫S≤0.12，余量为铁Fe。
实施例十五：本实施例的合金铸铁所采用的冶炼工艺条件同实施例十三基本相同，相同之处不重述，不同之处在于：一种耐海水腐蚀的合金铸铁，以重量百分比为单位，含有镍Ni 1.0，铬Cr 0.8，硅Si 1.8，碳C 3.0，锰Mn 1.0，铜Cu 0.6，锑0.2，杂质控制在硫S≤0.12，余量为铁Fe。
实施例十六：本实施例的合金铸铁所采用的冶炼工艺条件同实施例十三基本相同，相同之处不重述，不同之处在于：一种耐海水腐蚀的合金铸铁，以重量百分比为单位，含有镍Ni 0.9，铬Cr 0.7，硅Si 1.5，碳C 3.2，锰Mn 0.7，铜Cu 0.5，锑0.3，杂质控制在硫S≤0.12，余量为铁Fe。
实施例十七：本实施例的合金铸铁所采用的冶炼工艺条件同实施例十三基本相同，相同之处不重述，不同之处在于：一种耐海水腐蚀的合金铸铁，以重量百分比为单位，含有镍Ni 1.1，铬Cr 0.9，硅Si 2.0，碳C 3.1，锰Mn 0.9，铜Cu 0.7，锑0.4，杂质控制在硫S≤0.12，余量为铁Fe。
实施例十八：本实施例的合金铸铁所采用的冶炼工艺条件同实施例十三基本相同，相同之处不重述，不同之处在于：一种耐海水腐蚀的合金铸铁，以重量百分比为单位，含有镍Ni 1.2，铬Cr 0.8，硅Si 1.5，碳C 2.8，锰Mn 0.6，铜Cu 0.7，锑0.3 5，杂质控制在硫S≤0.1 2，余量为铁Fe。
实施例十九：本实施例的合金铸铁所采用的冶炼工艺条件同实施例十三基本相同，相同之处不重述，不同之处在于：一种耐海水腐蚀的合金铸铁，以重量百分比为单位，含有镍Ni 1.6，铬Cr 0.81，硅Si 2.0，碳C 3.01，锰Mn 0.7，铜Cu 0.5，锑0.2 5，杂质控制在硫S≤0.12，余量为铁Fe。
实施例二十：本实施例的合金铸铁所采用的冶炼工艺条件同实施例十三基本相同，相同之处不重述，不同之处在于：一种耐海水腐蚀的合金铸铁，以重量百分比为单位，含有镍Ni 2.5，铬Cr 1.0，硅Si 1.4，碳C 3.2，锰Mn 0.8，铜Cu 0.6，锑0.1 5，杂质控制在硫S≤0.12，余量为铁Fe。
实施例二十一：本实施例的合金铸铁所采用的冶炼工艺条件同实施例十三基本相同，相同之处不重述，不同之处在于：一种耐海水腐蚀的合金铸铁，以重量百分比为单位，含有镍Ni 2.8，铬Cr 1.01，硅Si 1.6，碳C 3.21，锰Mn 1.0，铜Cu 0.7，锑0.1，杂质控制在硫S≤0.12，余量为铁Fe。
实施例二十二：本实施例的合金铸铁所采用的冶炼工艺条件同实施例十三基本相同，相同之处不重述，不同之处在于：一种耐海水腐蚀的合金铸铁，以重量百分比为单位，含有镍Ni 3.2，铬Cr 1.2，硅Si 1.4，碳C 3.4，锰Mn 1.1，铜Cu 0.8，锑0.4，杂质控制在硫S≤0.12，余量为铁Fe。
实施例二十三：本实施例的合金铸铁所采用的冶炼工艺条件同实施例十三基本相同，相同之处不重述，不同之处在于：一种耐海水腐蚀的合金铸铁，以重量百分比为单位，含有镍Ni 0.8，铬Cr 0.6，硅Si 2.0，碳C 3.11，锰Mn 0.5，铜Cu 0.8，锑0.2，杂质控制在硫S≤0.1 2，余量为铁Fe。
实施例二十四：本实施例的合金铸铁所采用的冶炼工艺条件同实施例十三基本相同，相同之处不重述，不同之处在于：一种耐海水腐蚀的合金铸铁，以重量百分比为单位，含有镍Ni 3.2，铬Cr 1.2，硅Si 0.3，碳C 2.8，锰Mn 1.2，铜Cu 0.4，锑0.3，杂质控制在硫S≤0.12，余量为铁Fe。
本发明的耐海水腐蚀的合金铸铁，根据各组成成分含量的不同可以组成多个实施例，都在本发明的保护范围之内，在此不一一详述。
Claims (1)
1.一种耐海水腐蚀的合金铸铁，其特征是：以重量百分比为单位，含有镍Ni 0.8～2.5，铬Cr 0.6～1.2，硅Si 1.2～2.2，碳C 2.8～3.4，锰Mn 0.5～1.2，铜Cu 0.4～0.8，锑Sb 0.1～0.4，杂质中硫S≤0.1 2，余量为铁Fe。
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