钒钛铸铁

钒钛铸铁性能

钒钛元素主要以三种形式存在于铸铁组织中：

（1）固溶于铁素体中；

（2）析出相；

（3）钒钛块状化合物。

固溶于铁素体及析出相是强化铸铁的重要原因，实践证明，钒钛比普通铸铁具有较好的综合性能及高温强度，随着钒钛元素的增加，材料的高温强度有较大的提高，同时，钒钛铸铁比普通铸铁具有更好的抗氧化、抗生长性能。经测定，钒钛铸铁在900ºC时比普通铸铁有较少的增重（<20%），说明其抗氧化能力较强。由于钒钛二元素的存在使其组织在高温条件下有较大的热稳定性，高熔点的块状物分布在基体上，使氧化在一定程度上受阻。因钒钛作用细化了晶粒和石墨，同时使夹杂物的形状、大小及分布得到了改善，晶界变曲，减少了氧化直入的趋势。因此，其性能更好。

攀枝花地区出产的是含钒、钛的磁铁矿，用这种矿石炼出的生铁自然也含有钒、钛（攀钢钒钛生铁含V0.335-0.456%, Ti0.142-0.30%）元素。用钒钛生铁生产的各种铸铁具有比普通铸铁更好的综合性能。钒钛铸铁在金相组织上除了夹杂物别具有特色外，其它组织组成物则和普通铸铁一样，种类、形态并无差异，只是数量上可能有所不同。

用天然含有少量合金元素钒和钛的钒钛铸造生铁熔炼的钒钛铸铁，除成分上与灰铸铁略有不同外，在石墨形态、基体组织上与灰铸铁基本一样。但由于钒钛具有显著细化石墨和基体的作用，并与碳、氮有高的亲和力，能生成显微硬度极高的硬化相——钒钛碳氮化合物，因此钒钛铸铁除具有灰铸铁的特性外，还具有高强度和高耐磨性。

钒钛铸铁的基本组织为珠光体+片状石墨+钒钛碳氮化合物。其中珠光体含量>95%，呈细片状；石墨为A型，长度2—4级，数量2-3级。其物理机械性能列于下表中。

在铸铁中，钒钛对碳、氮有较强的亲和力，形成的碳化物与氮化物，弥散地分布于基体中。这些碳氮化物具有高温稳定性和极高的显微硬度，能构成坚韧的第一滑动面，具有高的抗粘着性。钛化物有较低的摩擦系数，可减轻铸件的磨损。

钒能部分的固溶于铁中，当钒量在0.2-0.6%时，其三分之二形成碳化物和碳氮化物，余下的溶于基体之中；而钛主要以氮化物和碳化物形式存在。钒除形成碳氮化合物外，固溶于铁中的钒还能起到强化基体，增强抗高温软化能力和减少铸铁的热膨胀系数的作用。钛具有与钒相同的作用，与碳氮生成极稳定的氮化物和碳化物。因此，钛对铸铁的耐磨性有良好的作用。钛还具有与钒相反的作用，少量钛具有强的石墨化作用。这主要是少量高熔点钛化物在凝固过程中有可能成为石墨结晶的核心。在铸铁中，钛主要以化合物形式存在，溶于基体中的钛是微量的。而钒有三分之一左右溶解在基体中，所以钒和钛的搭配要有适当的比例。试验得出，钒与钛的差值为0.2-0.3%时，可获得理想的耐磨性能。