灰铸铁以其优异的成形性和性价比,广泛应用于工业生产中的各个领域,是最为常见的金属材料之一。在汽油和柴油发动机的缸体缸盖等,均使用减震性能良好的灰铸铁材料制造。但由于灰铸铁的耐蚀性较差,使其使用环境受到了限制。研究灰铸铁在中性大气条件下的腐蚀现象和规律,了解环境因素对灰铸铁腐蚀的影响,对铸铁件的使用是一项且有非常重要意义的课题。本文以HT250为研究对象,讨论添加不同质量百分比的合金元素对其微观组织、耐干湿交替腐蚀、耐潮型大气腐蚀、耐海洋气氛腐蚀、以及基体电位和腐蚀产物层空间电荷层电阻的影响。用ZEISS型金相显微镜检测了金相组织,用场发射扫描电镜观察了腐蚀后的形貌,用X射线衍射仪分析了腐蚀产物的物相结构,用电化学工作站测量了极化曲线和交流阻抗,初步分析了灰铸铁大气腐蚀机理。结果表明:显微组织中,随着Ni元素的添加,形成的过冷石墨减少,珠光体组织得到细化并稳定,组织更加致密,晶界处夹杂物的聚集减少;并且随着加入Ni元素含量的增多,这种现象越发明显。干湿交替环境条件下:灰铸铁试样的腐蚀速率随试验周期的增长而逐渐减小;随着Ni加入量的增多,试样的腐蚀层厚度逐渐增加、稳定性提高,耐腐蚀能力越强;第10天时,4#试样(Ni元素含量为1.5%)比2#试样(Ni元素含量为0.05%)的腐蚀速率降低了 15%。温度对灰铸铁腐蚀速率的影响呈现先正比后反比的规律:腐蚀速率先是随着温度的升高而增大,当温度超过临界温度(60℃)后腐蚀速率随着温度的升高而减小;随着Ni加入量的增多,试样耐潮型大气的腐蚀能力增强,温度6(0C、湿度98%时4#试样比2#试样的腐蚀速率降低了 42%。湿度对铸铁腐蚀速率的影响也存在临界值:在低于临界湿度(相对湿度80%)时,湿度对铸铁腐蚀速率的影响不明显:一旦外界湿度高于临界湿度,铸铁的腐蚀速率会随着湿度的增加而迅速加快,随着Ni加入量的增多,试样耐潮型大气的腐蚀能力增强。铸铁在大气的腐蚀行为为薄水膜下的电化学腐蚀:湿气会优先吸附在灰铸铁上活性较高的位置,形成一系列水珠,随后水珠长大并在金属表面进行扩散,扩散优先在基体与石墨连接处进行,最终在材料表面形成连续的腐蚀产物层。Ni元素提高铸铁耐蚀性的机理为:细化珠光体组织、提高腐蚀产物层的厚度与稳定性、提高腐蚀产物空间电荷层电阻Rt。