高鉻鑄鐵是一種性能優(yōu)良而受到特別重視的抗磨材料。由于它具有比合金鋼高得多的耐磨性和比一般白口鑄鐵高得多的韌性和強(qiáng)度，同時(shí)還兼有良好的抗高溫和抗腐蝕性能，加之生產(chǎn)便捷、成本適中，故被譽(yù)為當(dāng)代最優(yōu)良的抗磨料磨損材料之一。

冶金工業(yè)生產(chǎn)中，金屬材料在含氟高溫氣體環(huán)境下會(huì)形成氟化物，造成強(qiáng)烈的腐蝕。構(gòu)件除了承受高溫O、S腐蝕之外，還伴隨著HF氣體腐蝕。普通高鉻鑄鐵在這種環(huán)境中的壽命將大大降低。如果采用高Ni合金雖然可以延長(zhǎng)使用壽命，但是成本也隨之大大提高。如何提高高鉻鑄鐵抗氟腐蝕性能，是一個(gè)尚待解決的問(wèn)題。北京科技大學(xué)材料學(xué)院在Fe-Cr鑄造高溫合金中添加Al+Y，取得了重要突破。這種在高鉻鑄鐵基礎(chǔ)上改進(jìn)合金成分所獲得的新型鑄鐵不僅具有優(yōu)于普通高鉻鑄鐵的抗高溫O、S腐蝕性能，而且在高溫含HF氣體中也表現(xiàn)出優(yōu)異的抗腐蝕性能；同時(shí)，由于使用廉價(jià)合金，故制造成本仍然保持在較低水平。

所研制的新型高溫合金是在工業(yè)生產(chǎn)中普遍采用的高鉻鑄鐵（1.8C-0.96Si-26Cr-0.7Mn-0.7Ni余Fe）中添加4.5%的Al和0.12%的Y。測(cè)試兩種鑄鐵在900℃含HF氣氛中的腐蝕速率，發(fā)現(xiàn)在保溫10小時(shí)后，Al/Y復(fù)合添加高鉻鑄鐵的腐蝕質(zhì)量損失僅為普通高鉻鑄鐵的五分之一；隨著腐蝕時(shí)間延長(zhǎng)直到50個(gè)小時(shí)，Al/Y復(fù)合添加高鉻鑄鐵的腐蝕速率始終保持在遠(yuǎn)低于普通高鉻白口鑄鐵的水平上，表現(xiàn)出優(yōu)越的耐氟化與耐氧化腐蝕性能。

檢測(cè)分析表明，普通高鉻鑄鐵在試驗(yàn)中生成的腐蝕膜較為疏松，這樣就不斷有合金元素通過(guò)腐蝕膜擴(kuò)散到表面和HF反應(yīng)生成Fe、Cr與F的化合物，這些氟化物的抗高溫腐蝕能力較弱，而且消耗了本該修復(fù)氧化膜的部分合金元素，加速了試樣隨后的F腐蝕。由于氧化膜的缺陷未被及時(shí)修復(fù)，O可以擴(kuò)散到氧化膜/基體界面繼續(xù)腐蝕反應(yīng)。由于腐蝕膜表層氟化反應(yīng)消耗了大量由基體擴(kuò)散來(lái)的合金元素，使氧化膜無(wú)法及時(shí)修復(fù)，使高溫中生成的氧化膜疏松、脫落，導(dǎo)致其腐蝕速率非常快。對(duì)比之下，新型Al/Y高鉻鑄鐵腐蝕膜外層的Al2O3上會(huì)逐漸富集一層AlF3，因此腐蝕膜表層主要由Al2O3和AlF3組成，這種Al2O3-AlF3結(jié)構(gòu)致密且與基體結(jié)合力較強(qiáng)，腐蝕膜的黏附性和致密度都優(yōu)于普通高鉻鑄鐵；特別是AlF3，化學(xué)穩(wěn)定性很高，其抗高溫腐蝕能力比鐵、鉻的氟化物強(qiáng)得多，具有很好的抵抗HF氣體腐蝕的能力；同時(shí)，Al2O3保護(hù)膜也具有強(qiáng)于Cr2O3的抗腐蝕能力，比起單一的Cr2O3保護(hù)層，這種復(fù)合氧/氟化膜有效地阻止了氧/氟化的進(jìn)程，效果非常明顯。稀土Y也起到一定的作用。由于Y的存在，不僅使含鋁高鉻鑄鐵腐蝕膜表層的Al2O3-AlF3結(jié)構(gòu)更加致密，而且使腐蝕膜的黏附性和致密度都優(yōu)于普通高鉻鑄鐵，有效阻止了高溫氧/氟腐蝕的進(jìn)行，這就使含鋁高鉻鑄鐵在整個(gè)腐蝕過(guò)程中都保持了較低的腐蝕速率。(一員)