灰鑄鐵材質(zhì)的
大型減速機(jī)殼體在耐熱性和耐腐蝕性方面有其特定表現(xiàn),這與其成分(尤其是碳、硅含量)和顯微組織(片狀石墨分布)密切相關(guān),具體特性如下:
灰鑄鐵的耐熱性主要指其在溫度變化時(shí)抵抗氧化、變形和強(qiáng)度下降的能力,具體表現(xiàn)為:
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適用溫度范圍:
普通
灰鑄鐵(如
HT200、
HT300)在**≤400℃** 的環(huán)境下能保持較好的穩(wěn)定性。此時(shí),其基體組織(珠光體、鐵素體)和石墨形態(tài)不易發(fā)生明顯變化,強(qiáng)度、硬度下降幅度較小,可滿足一般工業(yè)減速機(jī)(如常溫至中溫齒輪箱)的使用需求。
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高溫下的性能劣化:
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當(dāng)溫度超過(guò) 400℃時(shí),灰鑄鐵中的珠光體會(huì)逐漸分解為鐵素體和石墨,導(dǎo)致強(qiáng)度、硬度顯著下降(如溫度升至 500℃時(shí),抗拉強(qiáng)度可能下降 30% 以上)。
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長(zhǎng)期在 400~600℃環(huán)境中使用時(shí),表面會(huì)發(fā)生氧化,形成氧化皮(主要成分為 Fe?O?和 FeO),若氧化層脫落,會(huì)加劇殼體的磨損和腐蝕。
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若溫度急劇變化(如冷熱交替),由于灰鑄鐵導(dǎo)熱性中等(約 40~50 W/(m?K)),且脆性較大,可能因熱應(yīng)力集中產(chǎn)生裂紋(熱沖擊損傷)。
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與其他材質(zhì)的對(duì)比:
其耐熱性低于耐熱鑄鐵(如含鉻、鎳的合金鑄鐵)和鑄鋼,后者可在 600℃以上環(huán)境長(zhǎng)期使用;但優(yōu)于普通鋁合金(耐熱極限約 200~300℃)。
灰鑄鐵的耐腐蝕性主要依賴于表面形成的氧化膜,但由于其組織中石墨與基體的電極電位差異,易發(fā)生電化學(xué)腐蝕,具體表現(xiàn)為:
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對(duì)中性介質(zhì)的耐蝕性:
在大氣、淡水、海水(短期)等中性或弱堿性環(huán)境中,灰鑄鐵表面會(huì)形成一層致密的氧化膜(Fe?O?),可減緩腐蝕速度。例如:
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在干燥大氣中,年腐蝕速率通常低于 0.1mm;
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在靜止淡水中,腐蝕速率約 0.05~0.2mm / 年,可滿足一般戶外或室內(nèi)減速機(jī)的防護(hù)需求。
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對(duì)酸堿介質(zhì)的敏感性:
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酸性環(huán)境:在鹽酸、硫酸等強(qiáng)酸中,氧化膜會(huì)被迅速溶解,石墨與鐵基體形成微電池(石墨為陰極,鐵為陽(yáng)極),加速鐵的溶解(電化學(xué)腐蝕),腐蝕速率可達(dá) 1~10mm / 年,導(dǎo)致殼體表面出現(xiàn)坑蝕、剝落。
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堿性環(huán)境:在強(qiáng)堿性溶液(如濃度 > 10% 的 NaOH)中,鐵會(huì)與堿反應(yīng)生成可溶性鐵酸鹽,導(dǎo)致均勻腐蝕,尤其在高溫堿性環(huán)境中腐蝕加劇。
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石墨形態(tài)對(duì)腐蝕的影響:
灰鑄鐵中的片狀石墨相當(dāng)于 “微裂縫”,會(huì)成為腐蝕介質(zhì)的滲透通道,導(dǎo)致腐蝕沿石墨與基體的界面擴(kuò)展,形成 “晶間腐蝕”,最終使鑄件表層剝落(尤其是在潮濕且有鹽分的環(huán)境中,如沿海地區(qū))。
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提升耐蝕性的措施:
實(shí)際應(yīng)用中,通常通過(guò)表面處理(如噴漆、鍍鋅、涂防銹油)或添加合金元素(如鉻、鎳、銅)制成耐蝕灰鑄鐵,以增強(qiáng)對(duì)特定介質(zhì)的抵抗能力。
灰鑄鐵大型減速機(jī)殼體的耐熱性和耐腐蝕性適用于常溫至中溫(≤400℃)、中性或弱腐蝕環(huán)境(如普通工業(yè)車間、戶外無(wú)酸堿侵蝕的場(chǎng)景)。但其在高溫(>400℃)、強(qiáng)酸強(qiáng)堿或高濕度鹽霧環(huán)境中性能較差,需結(jié)合使用場(chǎng)景進(jìn)行防護(hù)(如隔熱設(shè)計(jì)、表面防腐處理),或選擇更耐蝕 / 耐熱的材質(zhì)(如球墨鑄鐵、合金鑄鐵、鑄鋼)替代。
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