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总体概况
铸铁是碳含量大于2.11%的铁碳合金。铸铁生产工艺简单,成本低,具有较好的铸造性能、切削加工性、耐磨性和减震性。尤其是经过球化和变质理的铸铁,其力学性能有了很大提高。目前,铸铁已经逐步取代部分碳素钢和合金钢,用于制造部分零件。铸铁在汽车制造方面得到广泛应用,主要用于汽车发动机的气缸 处 体状和蠕、汽缸盖、活塞环以及变速箱的外壳、后桥壳等。
根据石墨化程度和试样断口色泽的不同,可以把铸铁分为白口铸铁、灰口铸铁和麻口铸铁。其中灰口铸铁又可以分为灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁和蠕墨铸铁,其石墨形状分别为片状、球状、团絮状。
金属在导电溶液中,其表面与溶液间产生电位差,称为该金属在溶液中的电极电位。金属表面可能存在不同的相,晶界、晶体缺陷,夹杂、应力和表面损伤等。这些电化学上的不均匀性使金属表面微观各部电极电位不同,构成腐蚀微电池,电位低的部分失去电子,成为金属离子,进入溶液,称为阳极,电子流向电位高的部分,称为阴极。这就是由微电池作用造成的金属腐蚀。如果在阴极发生电子积累,则阴极电位降低,与阳极的电位差减小或消除,腐蚀速度便降低或停止。这种现象称为极化。如果在阴极有氢离子得到电子形成氢气泡,极化不能发生,腐蚀反应继续进行,这是氢去极化反应。如果在阴极上是氧得到电子,形成OH,叫氧去极化反应,或耗氧反应。析氢和耗氧是电化学腐蚀阴极反应的两个基本类型。
铸铁是多相组织,普通铸铁金相组织主要由铁素体、石墨和渗碳体组成。渗碳体的阴极性比铁素体强,石墨的阴极性又比渗碳体强。石墨在多数腐蚀介质中既不起化学反应,也不溶解。大量石墨和渗碳体的存在使铸铁中形成了许多腐蚀微电池,加速了铸铁基体的腐蚀。残留的石墨和腐蚀产物构成一个表面层存留于铸铁表面。这实质是一种相选择性浸出腐蚀,称为石墨化腐蚀。
在电化学腐蚀条件下,铸铁中的石墨对腐蚀过程有重要影响。在大气、水、土壤等自然腐蚀条件下和碱性溶液、浓硫酸中的铸铁处于钝化态,石墨促进铸铁的钝化,有利于在铸铁表面形成致密,附着牢固的钝化膜,铸铁的耐蚀性优于碳钢。在此条件下灰铸铁的耐蚀性优于球铁,珠光体铸铁耐蚀性优于铁素体铸铁,在各种组织的普通铸铁中细片状石墨的珠光体灰铸铁耐蚀性最好。 在稀酸类介质中普通铸铁处于活化溶解状态,石墨加速铸铁的腐蚀。铸铁中石墨在二维平面上的投影面积之和越大,石墨的边界之和越多,铸铁的腐蚀越重,灰铸铁耐蚀性低于球铁。在此条件下,铁素体球体的耐蚀性最好。