随着科技的进步,现代工业的快速发展,在生产中对金属材料机械零部件的使用性能的要求也越来越高。自然界中极大多数的金属材料,尤其是铸铁,会被周围的腐蚀性或氧化性气氛腐蚀或氧化,尤其是在高温环境中。因此,在生产中会有很大数量的机械零件和工件,因腐蚀、氧化、变形、疲劳、磨损等原因而损坏失去使用价值。遇到这种情况,通常是更换新的零件或工件,这无疑造成了金属材料和资金的浪费,增加了生产成本。在我国每年都会有相当数量的机械零件和工件因腐蚀、氧化或磨损而失效,给国民经济造成了极大的损失。本文采用消失模铸渗合金化的方法成功在灰铸铁的表面制备多种成分的铸渗合金化层。合金化层能在铸铁表面形成具有一定厚度的致密保护膜,有效地阻止氧气向基体侵入,从而很好地起到了保护灰铸铁基体的作用。本文采用Fe-Cr-Mo、Fe-Ni-Cr-Mo、Fe-Si-Ni-Cr-Mo和Cr-Mo四组合金成分的18种不同配方,在HT200铸件表面制备了十余种铸渗合金化层。通过对合金化层显微组织和形成新相的分析,并经过氧化增重、热疲劳实验来确定具有最优抗高温氧化性能的合金化层。所有带合金化层的试样在800℃氧化100小时和900℃氧化50小时后,与铸件试样的数据相对比显示,所有合金化层均在一定程度上起到了保护基体作用,带有合金化层的试样氧化增重量都小于铸件试样,带有Fe-Si-Ni-Cr-Mo合金成分的试样抗高温氧化性要好于其它三组,其中效果最好的Fe-10Si-5Ni-20Cr-5Mo试样的增重量仅为铸铁试样的1/3。对所有合金元素和含量不同的合金化层在700℃时进行热疲劳实验,循环2000次后,对比合金化层和铸铁表面上的裂纹,结果显示:合金化层表面上的裂纹宽度窄,数量少,并且合金化层与基体的结合强度高,合金化层和基体未发生分离。通过对合金化层显微组织的观察分析,可将合金化层由外到内依次分为烧结层、扩散层和基体。另外,本课题中开发的表面合金化工艺已在锅炉零部件的生产中得到了成功的应用。