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中国腐蚀与防护学报  2014, Vol. 34 Issue (6): 537-543    DOI: 10.11902/1005.4537.2014.028
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耐海水腐蚀球墨铸铁成分优化设计及其抗蚀性能
崔君军1,2, 张雅静1, 王琳琳1, 陈晓刚3, 张国志1()
1. 东北大学材料与冶金学院 沈阳 110819
2. 沈阳工学院机械与运载学院 抚顺 113122
3. 铁岭阀门 (集团) 特种阀门有限责任公司 铁岭 112616
Chemical Composition Optimization and Sea Water Corrosion Resistance of a Ductile Cast Iron
CUI Junjun1,2, ZHANG Yajing1, WANG Linlin1, CHEN Xiaogang3, ZHANG Guozhi1()
1. School of Materials and Metallurgy, Northeastern University, Shenyang 110819, China
2. College of Mechanical and Vehicle Engineering , Shenyang Institute of Technology, Fushun 113122, China
3. Special Valve Ltd., Tieling Valve Group, Tieling 112616, China
全文: PDF(6186 KB)   HTML
摘要: 

在不改变耐海水腐蚀球墨铸铁基本元素C,Si,Mn,Cu和Al含量前提下,设计了不同Cr和Ni含量的合金系,采用金相观察、硬度测试、失重法测试、EPMA面扫描分析和极化曲线分析等手段研究了其切削性能和耐海水腐蚀的影响规律,获得了一种耐海水腐蚀球墨铸铁的优化成分。结果表明：Cr,Cu和Si等在材料表面形成一层薄且紧密附着的钝化膜,有利于提高合金铸铁的耐蚀性；Ni可以提高腐蚀过程中基体的电极电位,明显降低球墨铸铁腐蚀电流密度,降低腐蚀速率；当Cr含量为0.6%~0.8% (质量分数) 时,既可以保证切削性能,又能提高耐蚀性。与普通的球墨铸铁相比,成分优化设计的球墨铸铁的耐蚀性明显提高。
关键词 ： 球墨铸铁,  海水腐蚀,  成分设计,  耐蚀性,  切削性能    
Abstract：

Without changing the content of the alloying elements C, Si, Mn, Cu and Al in an ordinary ductile cast iron, of which the influence of the addition of Cr and Ni on the microstructure, mechanical performance and the sea water corrosion resistance was studied by means of metallography observation, hardness and cutting test, weight loss test and polarization curve measurement in sea water, as well as surface EPMA analysis for the corrosion products. Accordingly an optimal chemical composition of that cast iron was acquired. The results showed that elements Cr, Cu and Al are beneficial to the formation of a thin and tightly adherent passive film on the surface, which can enhance the corrosion resistance of the alloyed cast iron. Element Ni can positively rises the corrosion potential and significantly reduce corrosion current density of the alloyed cast iron. As a comprehensive result, the alloyed cast iron with Cr content 0.6%~0.8% (mass fraction) exhibits not only better cutting performance, but also superior corrosion resistance in comparison with the ordinary ductile cast iron.
Key words： ductile cast iron    sea water corrosion    component design    corrosion resistance    cutting performance
    
ZTFLH:  TG174.22  
基金资助:辽宁省工业攻关项目 (2011221005) 和东北大学基本科研业务费项目 (N110302005) 资助
作者简介: null

崔君军，女，1987年生，博士生，研究方向为耐海水腐蚀材料
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崔君军
张雅静
王琳琳
陈晓刚
张国志

引用本文:

崔君军, 张雅静, 王琳琳, 陈晓刚, 张国志. 耐海水腐蚀球墨铸铁成分优化设计及其抗蚀性能[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2014, 34(6): 537-543.
Junjun CUI, Yajing ZHANG, Linlin WANG, Xiaogang CHEN, Guozhi ZHANG. Chemical Composition Optimization and Sea Water Corrosion Resistance of a Ductile Cast Iron. Journal of Chinese Society for Corrosion and protection, 2014, 34(6): 537-543.

链接本文:

https://www.jcscp.org/CN/10.11902/1005.4537.2014.028      或      https://www.jcscp.org/CN/Y2014/V34/I6/537

Sample C Si Al Cu Mn Ni Cr
I 3.6 2.9 0.8 0.5 ＜0.5 0.8 0
II 3.6 2.9 0.8 0.5 ＜0.5 0.8 0.4
III 3.6 2.9 0.8 0.5 ＜0.5 0.8 0.8
IV 3.6 2.9 0.8 0.5 ＜0.5 0.8 1.2
V 3.6 2.9 0.8 0.5 ＜0.5 0.8 1.5
VI 3.6 2.9 0.8 0.5 ＜0.5 1.0 0.6
VII 3.6 2.9 0.8 0.5 ＜0.5 2.0 0.6
表1  耐海水腐蚀球墨铸铁成分设计
图1  Cr含量为0%~1.5%的试样铸态下的金相组织
图2  Ni含量为1.0%和2.0%的试样铸态下的金相组织
图3  各组试样的硬度值
图4  腐蚀不同时间后试样的腐蚀速率
图5  试样VII腐蚀60 d后的锈层形貌及其中的元素分布
图6  裸样的极化曲线
图7  腐蚀16 d后的极化曲线
Samples Ordinary nodular
cast iron 		No. VI No. VII
Before
corrosion 		Ecorr / V -0.634 -0.615 -0.541
icorr / 10-5 A 2.554 1.433 1.188
After orrosion
for 16 d 		Ecorr / V -0.839 -0.722 -0.733
icorr / 10-5 A 50.94 6.356 3.831
表2  试样VI及VII和普通球铁在不同腐蚀周期的自腐蚀电位和自腐蚀电流
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