鎳在鑄鐵中的作用及含鎳鑄鐵

一、鎳在鑄鐵中的作用     鎳對鑄鐵組織的作用主要表現在以下方面：
(1) 鎳是石墨化元素，在共晶轉變時促進鐵液按穩定系轉變；
(2) 鎳擴大奧氏體區，增加奧氏體的穩定性；
(3) 鎳提高鑄鐵的淬透性，對于合金鑄鐵有助于獲得以馬氏體為主的基體組織；
(4) 鎳細化晶體組織。
   在Fe-C-Ni三元合金中，鎳的主要作用在于減小共晶體的含碳量，增大鐵液按穩定系轉變和介穩定系轉變的溫度區間，從而抑制了共晶轉變時碳化物的析出，有效地減小了鑄鐵的白口傾向。
  二、鎳奧氏體鑄鐵 
    含鎳量13.5～36%的鑄鐵稱為鎳奧氏體鑄鐵。鎳奧氏體鑄鐵的石墨組織可以是片狀，也可以是球狀。其基組織為單一的奧氏體加很少量的碳化物。由于鎳奧氏體鑄鐵的基體組織為穩定的奧氏體相，因此是一種良好的耐熱、耐蝕材料，也被用作低熱膨脹系數材料、非磁性材料和低溫高韌性材料。
    為了充分發揮鎳奧氏體鑄鐵的潛力，鎳奧氏體鑄鐵中通常含有少量其它元素。比如，常常加入鉻、鉬、銅等以提高其耐蝕性和耐磨性，加入鈮以改善其焊接性，等等。
    鎳奧氏體鑄鐵中的石墨球化以后，雖然對其耐腐蝕性影響不大，但是可以顯著提高其抗磨蝕性。當腐蝕介質為懸浮固體顆粒時，選用D—2和D—3型鎳奧氏體鑄鐵較為合適；當要求鑄件具有抗熱沖擊性能時，應選擇D—2、D—3、D—4型鎳奧氏體鑄鐵；當需要高強度的同時要求低的熱膨脹系數時，以D—5型為宜。 
        三、鎳硬白口鑄鐵 
    由于鎳具有提高鑄鐵淬透性的作用，因此可以在含鉻鑄鐵中加入鎳以提高其淬透性，獲得無珠光體，以馬氏體為主要基體組織的白口鑄鐵。這種同時含有鎳鉻的鑄鐵稱為鎳硬鑄鐵。鎳硬鑄鐵主要有兩種：
    一種含鎳4%，含鉻2%左右。這種鎳硬鑄鐵的金相組織由M₃C型碳化物和馬氏體與奧氏體的混合基體組成。
    另一種含鎳6%，含鉻9%左右。這種鎳硬鑄鐵的碳化物主要是M₇C₃型。
    在鎳硬鑄鐵中，由于鎳的作用，鑄件在型內冷卻的條件下即可獲得以馬氏體為主的基體組織。但是鎳降低M_S點，鎳量過高會使基體組織中含有較多的奧氏體，使耐磨性下降。一般情況下，鎳含量須根據鑄件的壁厚以及熱處理工藝確定。
    鉻起擬制石墨化的作用，并影響碳化物的類型和形貌。
    硅在鑄鐵的一次結晶中有助于石墨化，在隨后的冷卻過程中又影響淬透性，因此硅量應盡量低。
    錳是穩定奧氏體的元素，其含量也要有所限制。