pg电子网国家标准《耐热铸铁件》解读docx耐热铸铁是锅炉行业大量采用的特种铸铁。1961年我国制定了《耐热铸铁件技术条件》,首先对耐热铸铁提出了技术要求。1965年，以《TOCT7769—1955和《GO106—1961耐热铸铁件技术条件》为基础制定了行业标准JB/T640—1965《耐热铸铁件》,标准中只有4个牌号，推荐的最高使用温度为900℃。1988年修订为GB9437—1988《耐热铸铁件》国家标准，1999年再次修订为GB/T9437—1999《耐热铸铁件》国家标准，使用范围推广到机械、冶金、石油、化工和轻工等行业。

　　“耐热铸铁件”标准起草工作组于2008年初完成标准征求意见稿后，向行业内广泛征求意见，对标准内容作进一步的修改和补充。2008年，向行业内20多家企业和专家发函审查，根据各专家的函审意见和铸铁分技术委员会的函审结论，审查通过此项标准。2008年底报国家标准化管理委员会批准发布。

　　本标准在修订过程中，既考虑到适合工作在各个不同温度区间的工件(500~1100℃),又要结合国内生产条件，吸收国外的先进生产经验；本标准既包括了国内已有生产基础的牌号，又列入了国外发展较快、在生产中已发挥较大经济效益的品种。共列入11个牌号(原有牌号10个，增加1个牌号),分别属于Cr、Si、Al系列。

　　本次对“耐热铸铁件”标准的修订，在标准格式上完全按GB/T1.1—2000“标准化工作导则标准编写规则”要求进行修改。

　　本标准规定了砂型铸造或导热性与砂型相仿的铸型中浇注而成的，且工作温度在1100℃以下的耐热铸铁件的技术要求、试验方法、检验规则、标志和质量证明书、防锈、包装和贮存等要求。

　　在规范性引用文件中，引用的文件一律采用最新版的标准名称和编号，删除已作废的引用标准。由于新版标准内容的增加和许多旧标准的更新，相应增加了与本标准相关的11个引用文件。对铸件化学成分的分析，列出了具体适用的化学成分分析标准。

　　原标准第3章牌号并入新标准的第3章技术要求中，耐热铸铁由原来的10个牌号增加到11个牌号，见表1,其中耐热灰铸铁4个(低铬铸铁3个，高铬铸铁1个),耐热球墨铸铁7个(硅系耐热球墨铸铁6个，铝硅系耐热球墨铸铁1个)。耐热铸铁牌号的表示方法按照GB/T5612—2008的规定，灰铸铁耐热铸铁的牌号表示由原来的“RT…”改为“HTR…”,球墨耐热铸铁的牌号表示由原来的“RQT…”改为“QTR…”。牌号表示方法的更改便于设计者在选材时清楚所选取材料的种类和性能，有利于材料的推广应用。

　　增加了新牌号QTRSi4Mol及其相应的化学成分，见表1。QTRSi4Mol已是一种成熟的耐热材料，广泛运用于各类中小型发动机铸件中。

　　新标准中各牌号的P、S含量都减少，P、S作为有害元素，在新标准中要求将其含量严格按制在较低的水平。耐热灰铸铁的P含量由原来的≤0.20%改为≤0.10%,S含量由原来的≤0.12%改为≤0.08%。耐热球墨铸铁的P含量由原来的≤0.10%改为≤0.07%,S含量由原来的≤0.03%改为≤0.015%,控制S含量，有利于石墨球化，改善材料性能。

　　本标准规定耐热铸铁的化学成分作为铸件的重要验收指标，其中合金元素是必检项目，其他元素作配料参考。生产厂家应根据工作的使用条件选取化学成分，化学成分对耐热铸铁件性能有重要影响。

　　耐热铸铁的室温力学性能是必检项目，QTRAI5Si5、QTRAl4Si4、QTRA122和HTRCr16等4种材料的硬度很高，加工困难，供需双方应协商解决。

　　对耐热球墨铸铁的金相组织，主要考核球化率，其他组织不是必检项目。具体对金相组织的要求可参照GB/T9441和GB/T7216的规定，由供需双方商定具体要求。对于硅系耐热铸铁，其基体组织应以铁素体为主。对HTRSi5要控制珠光体含量。

　　本次修订新增加的硅钼系耐热球墨铸铁QTRSi4Mol是现代内燃机排气岐管的首选材料之一，钼含量大于0.5%时，一方面铸件具有良好的高温抗拉强度，另一

　　方面具有较好的常温抗拉强度，这时伸长率(与珠光体量和球化率密切相关)在耐热铸铁牌号中显得尤为重要。

　　孕育工艺水平的提高以及珠光体含量低于15%时，可不进行热处理(福特PUMA发动机排气岐管已认可)。因此，在本次修订中，规定硅系、铝系耐热球墨铸铁件一般应进行消除内应力的热处理，但硅钼系耐热球墨铸铁件珠光体含量低于15%时，可不进行热处理，其他牌号如需方有要求时，消除内应力的热处理按订货条件进行。

　　抗氧化与抗生长性能一般企业都很难检测，而热膨胀系数的检测则简单得多，在耐热铸铁件的技术要求中，也经常能看到热膨胀系数指标。本次修订中增加了热膨胀系数的试验方法，但膨胀系数不作为材料的验收指标。

　　标准中第4章试验方法，增加了光电直读光谱分析取样方法，并按GB/T14203的规定执行。光谱分析法以其快速便捷，分析数据准确、全面成为化学成分控制的重要手段已在普遍使用中。

　　规则。增加了5.1.4“在某一时间间隔内，如发生炉料的改变、工艺条件的变化、或要求的化学成分有变化时，在此期间连续熔化的铁液浇注的所有铸件，无论时间间隔有多短，都作为一个取样批次。”这是严格质量管理的基本要求，在生产过程中，影响质量的任何工艺因素发生变化时，都要进行取样检验，以保证质量的稳定性。增加了5.1.5“当连续不断地大量熔化同一牌号的铁液时，每一个取样批次的最大重量不得超过2h内所浇注的铸件重量。”这就要求增加检测的频次，一旦出现质量问题也可以及时发现和排除。增加了5.1.7“经供需双方商定，也可把若干个批次的铸件并成一组进行验收。在此情况下，生产过程中应有其他质量控制方法，如快速金相检验、无损检测、断口检验等，并确实证明各批次球化处理稳定、符合工艺要求。”对于检测手段齐全，过程稳定的生产企业，在质量有保证的前提下，可适当延长取样间断、减少检测频率，以降低生产成本。

　　附录B耐热铸铁的使用条件中增加了一些补充说明，以便于设计者或生产者合理选材。如铬系耐热铸铁(HTRCr、HTRCr2、HTRCr16)具有高的抗氧化性和体积稳定性。铬可提高相变温度，减小工件内应力和变形。HTRCr,HTRCr2两种低铬耐热铸铁件，适用于急冷急热的零件，有利于薄壁细长件的生产，也适宜于用冲天炉生产。这两种材料广泛应用于600℃以下的耐热零件，如国内外用于送煤机的炉条、煤气炉炉算、内灰盆、炼铁、焦化设备零件，矿山烧结车、退火箱、钢锭模、玻璃模、空压机和柴油机上的耐热件。中铬耐热铸铁HTRCr16具有高的室温及高温强度，高的抗氧化性，但常温脆性较大。特别是它的抗温度急变能力(耐热冲击疲劳性能，抗裂性)较好，在铸造和使用中不易发生热应力裂纹。也可在常温和

　　高温下作耐磨件使用，并有抗高浓度无机酸腐蚀的能力。该牌号广泛应用于炉条、煤粉炉嘴、退火罐、水泥锻烧炉和化工机械零件。硅系耐热铸铁(HTRSi5、QTRSi5、QTRSi、QTRSi4Mo和QTRSi4Mo1)都具有较好的耐热性能，但强度低脆性大，对热冲击、温度急变的反应敏感。铝系耐热铸铁(QTRAl4Si4,QTRAI5Si5和QTRAl22)耐热性能良好，具有优良的抗氧化能力，较高的室温及高温强度，韧性好，但抗高温急变性差，高温冲击韧性低。比较适用于高温(1100℃)、载荷较小、温度变化较缓的工件。

　　附录C耐热铸铁抗氧化性试验的最长时间测量点由原来的500h减少到250h。抗氧化性试验的时间测量点由原来的50、100、200、300、400、500h等6个时间测量点，减少到现在的50、100、150、200、250h等5个时间测量点。原标准所定的测量时间太长，极少有企业去做长达22天的试验，在特定条件下的抗氧化性试验，对生产者和产品使用者都没有太大的实际意义。在材料牌号一定的情况下，其抗氧化性与产品的工况条件有关，非工作条件下的试验数据和实际工作条件下的数据没有可比性，其现实意义不大。

　　附录D耐热铸铁的抗生长试验方法。在使用温度下，耐热铸铁的平均氧化增重速度≤0.5g/m2·h,生长率≤0.2%。耐热铸铁的抗氧化与抗生长性能及热膨胀

　　原标准中的“机械性能”改为“力学性能”。依照GB/T228—2002《金属材料室温拉伸试验方法》规定，抗拉强度的符号由原来的“σ”改为“Rm”,单位由原来的“kgfmm2”更改为“MPa”。按照GB/T231.1—231.2《金属布氏硬度试验》规定，布氏硬度的测量用硬质合金球压头，布氏硬度的符号是HBW,不宜与以前使用钢球压头时的符号HB或HBS混淆。在GB/T231.1—2002《金属布氏硬度试验第一部分：试验方法》和ISO6506—1:1999标准中，均已取消了用钢压球测定布氏硬度的方法。因此在本标准中亦采用国际标准，布氏硬度用“HBW”表示。

　　自1988年版耐热铸铁国家标准颁布以来，我国的耐热铸铁在研发、生产应用、采购验收等方面取得很大的进展，但在材料性能上还有很大改进的空间。

　　(1)实际生产的耐热铸铁的室温和高温冲击韧性很低。标准中原有的10种耐热铸铁牌号未规定室温和高温冲击值，本次新修订标准中，因缺乏必要的数据

　　支持，而没法规定其最小值。随着我国工业的发展，提高国产耐热铸铁的冲击韧性是我国耐热铸铁生产行业的当务之急。

　　(2)急需引进和研制镍系奥氏体耐热铸铁，镍系奥氏体耐热铸铁具有很好的耐热性能、冲击韧性高、抗热冲击、膨胀小的优点，而且硬度低，容易加工。工业发达国家都有奥氏体铸铁标准，如：ASTMA439DIN1694、BS3468、NFA32—301等，我国还没有这一标准，有必要马上引进和研制这些铸铁。全国铸造标准化技术委员会现已组织一些企业制定我国的奥氏体铸铁标准。我国镍矿资源丰富，随着Ni的开发，试制并制定奥氏体铸铁标准意义重大。

　　(3)铬系耐热铸铁应用范围有待扩大，标准内容有待扩展。本标准中的低铬铸铁只有HTRCr和HTRCr2两个牌号，等同的ASTMA319按碳当量分3级(到目前为止，耐热铸铁尚未有ISO标准，也没有其他国外标准),每级又按含铬量分为4类共12个牌号。本标准的高铬铸铁也只有HTRCr16牌号。高铬铸铁抗氧化性好，耐热温度分散范围小，热稳定性高，是它的优点，应增加对它的研究。

　　耐热铸铁的特征参数很多，如：抗生长、抗氧化、抗热冲击、抗高温疲劳强度等，设计者在选择材料时首先要考虑铸件所承受的工作温度，按耐热温度选择(参照附录B中的表B1),然后再考虑室温和高温承载能力，最后才是制造方便、铸造性能好、成本低、资源丰富等因素。耐热铸铁的实际工况条件很恶劣，而且各工况又不尽相同，所以实际上耐热铸铁的耐热温度根据工况不同而有分散性，选择时要选温差范围小的。

　　硅能提高基体相变临界温度，高温下能在铸铁表面形成一层SiO?致密氧化膜，使耐热铸铁具有高的抗氧化和抗生长性能。1%Si相当于2%Cr的作用，且成本低，熔化、铸造工艺简单易行。

　　70年代以后世界各国研制出强度较高的硅系耐热(HTRSi5、QTRSi4)和含钼的硅系耐热球墨铸铁(QTRSi4Mo),近年来后几种的用量逐渐增多。

　　(1)HTRSi5是历史最悠久的一种片状石墨的中硅耐热灰铸铁，耐热性能较好(工作温度800℃)、成本低。随含硅量的增加，室温力学性能下降，含Si6.5%时力学性能会急剧下降。本标准规定Si4.5%~5.5%,Cr0.5%~1.0%。HTRSi5中加入0.5%~1.0%Cr时，将使铸铁石墨细化和基体组织致密，改善铸铁的耐热性能，同时也可提高铸铁强度70%~80%,而铸造性能几乎不变。当含Cr超过1.0%时，强烈恶化铸造性能。该铸铁

　　(2)QTRSi4和QTRSi5是两种含硅耐热球墨铸铁，其常温和高温性能显著优于HTRSi5。其强度和塑性都比HTRSi5大，pg电子官方网站室温抗拉强度是HTRSi5的2.6~4.6倍；700~800℃的高温强度是HTRSi5铸铁的1.6~1.8倍。800℃时QTRSi4的伸长率≥7%,而HTRSi5的伸长率仅为2.3%。这两种材料近年来得到广泛的应用。本标准规定QTRSi5的含硅量4.5%~5.5%,化学成分与国外标准基本统一，美、英、德有关牌号的含硅量也在此范围内，这就大大的改善了铸造性能，显著减少了铸造缺陷，尤其是脆性。

　　QTRSi5的使用温度为800~900℃,QTRSi4的使用温度为650~750℃,主要用于工业锅炉构件，燃烧器、篦条、烧结机，冶金和石化加热炉上的构件，烟道闸门等。

　　(3)QTRSi4Mo和QTRSi4Mol是在QTRSi4的基础上加入Mo,加入Mo可以明显的提高常温和高温强度，以及热疲劳性能。这两种材料都具有比QTRSi4和RQTSi5高的室温和高温强度，高的热疲劳性能。加Mo0.2%时，作用不明显；加Mo1%时，提高持久及蠕变强度较缓，过高的Mo使铸铁出现碳化物；加0.3%~0.7%Mo,细化晶粒增加石墨球数和强化铁素

　　(4)含钼耐热球墨铸铁的使用温度为700~800℃,目前已应用于大型烧结车、透平增压器壳体、燃气轮机热空气输入室、罩式退火炉导向器、以及汽车排气管，钛合金模具等。

　　加铬能显著提高铸铁的高温性能，铬含量超过10%时特别突出。加铬后由于能在铸铁表面形成一层附着性很强的Cr?O?致密氧化层，所以铬系耐热铸铁有高的抗氧化性和体积稳定性。铬可提高相变温度，减小工件内应力和变形。

　　(1)HTRCr、HTRCr2是在普通的灰铸铁中加入Si、Cr的低铬耐热铸铁，它利用铬稳定珠光体的作用，提高其在600℃下的热稳定性，同时又避免出现过多的碳化物，降低力学性能。正确选择化学成分，控制碳化物含量是生产低铬耐热灰铸铁的关键。

　　室温时HTRCr2的强度低于HTRCr,这是因为Si含量高的原因；可是当温度500℃时，由于HTRCr2中Si、Cr含量高些，所以强度就高于HTRCr了。HTRCr3也属于低铬耐热铸铁，由于含Cr更高(2.01%3.00%),其抗拉强度与HTRCr、HTRCr2相当，硬度高(HBW228~364),不但耐热还抗磨，但加工性能差。

　　耐热性，随着含Cr量的增加而提高；同时在含碳量提高到2.5%~3.5%时，可提高耐热性，特别时在抗磨和高温条件下工作的铸铁。HTRCr16是中铬耐热铸铁中唯一的只能在电炉中熔炼的材料，将它作为耐热材料，但更用于高温下的抗磨材料，并具有抗高浓度无机酸腐蚀的能力，所以它的耐热温度分散范围小，特别具有抗温度骤变的能力，在使用中不易产生热应力裂纹。

　　铬系耐热铸铁，提高含碳量有利于在抗磨条件下的耐热性；提高含硅量会增加抗氧化能力，但却降低了高温强度，降低了热稳定性，所以含Si量一般不超过4%。

　　加铝可在铸铁表面生成致密的A1?O?氧化膜。随着铝含量的增加，铸铁抗氧化性能提高，铸铁中A110%,则氧化很少。由于铝在4.0%~5.8%和20%~24%两个范围内的抗氧化能力强，易得到铁素体(α相)+石墨组织，具有最优良的抗氧化能力，故铝系耐热铸铁的含铝量选自这两个范围内。

　　硅对室温力学性能及组织的影响：随着含硅量的增加，抗拉强度下降；当Si5%时，下降明显。铝含量在5%左右，硅在6%时，球化效果最好。硅在5%时球化较好，5%时球化率很难达到一级。

　　铝对室温力学性能及组织的影响：当含硅量一定时，随着含铝量的增加，抗拉强度下降，冲击值下降，硬度增加；但抗拉强度的下降随着含硅量的提高而减少，这说明Si的影响比Al大。

　　由于铝硅球铁伸长率较低，所以Al对伸长率的影响不明显。Si≤3.0%时，随着含铝量的增加，球化率下降。

　　铝硅总量对室温力学性能及组织的影响：随着铝硅总量的提高，抗拉强度下降，当铝硅总量10%时，抗拉强度明显下降。相同的铝硅总量，随着含硅量的提高，抗拉强度下降。由于硅对抗拉强度的下降影响比铝强，所以应尽量选择硅低于铝的成分，但铝含量也不能很高，否则会出现大量的珠光体和碳化物。

　　(2)QTRA122,当含Al量为19%~25%时，铸铁具有最优良的抗氧化能力，耐热温度达1100℃,有较高的室温及高温强度，韧性好，原材料来源丰富，熔制简便，但抗温度骤变性差，高温冲击韧性低。它最适宜于高温(1100℃)、载荷小、温度变化较缓慢的工件。目前已推广应用于热处理炉用件，加热炉辊道、锅炉和焙烧炉零件，钛合金模具等。

　　a)为防止Si量过高引起脆性，硅不能大于2%。一般控制在1.0%~2.0%范围内；碳高有利于石墨球化，所以C≥1.6%;但过高的含碳量会产生石墨飘浮；

　　b)Al量合适范围为20%~24%。在加稀土情况下，如Al21%会出现e相；如Al24%会出现针状A1?C?相，恶化韧性。

　　电炉熔化时先将铁料熔至1450~1500℃,加入固体铝锭，化清后撇渣，1380~1420℃浇注；冲天炉熔化时一般是将铁液冲入已脱氧的铝液中。

　　高铝耐热铸铁的收缩倾向性大(线%),故应充分考虑铸型的退让性和冒口的补缩能力，减少浇冒口对铸件收缩的阻碍

　　(2)Si-Cr耐热球铁，用此种材料作烧结机炉条，在1040℃恒温和25~1150℃周期性的环境下长期工作，寿命为5个月，成本很低，用冲天炉可以生产。

　　(3)Cr-Al耐热铸铁，高温性能好，可满足1000℃高温氧化气氛的使用要求，与中硅球铁和高铝球铁相

　　高镍奥氏体铸铁，由于良好的抗热冲击，高温强度和抗蠕变强度，以及良好的耐热性等，愈来愈引起国内的重视。又由于它有室温及高温下良好的冲击韧性，能防止脆断，用它可替代硅系、硅铝系和铬系耐热铸铁。

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