湿砂型是使用最为广泛,最方便的造型方法,大约占所有铸造用砂型中使用量的百分之六十到七十,并且在中型和较大型铸铁件生产中得到了推广。如果运用湿砂型铸造法使得铸件获得各种特性的表面合金层,是非常有意义的。由于合金化技术一般都会采用一些贵重金属,但是要用这些贵重金属对设备或者零件整体制造,在经济上是不可行的,而且某些情况下仍然希望保持内层材料的特性,所以表面合金化技术的发展是经济实惠并且有效的。本文采用了应用最为广泛的湿砂型铸造,以固态粉末状酚醛树脂为粘结剂,在灰铸铁表面成功的制备了Fe-Cr-Ni-Mo和Fe-Cr-Ni-Si两组的耐热合金层,合金层由外层,过渡层以及内层组成。运用界面分析方法,通过奥林巴斯光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射分析仪等对合金层的微观结构和元素分布以及所成相进行了观察和分析,证实了各个元素以及它们的化合物存在于过渡层和内层中,并且越接近母材,合金元素的渗入就越为稀薄,而反应合成也就越难进行。运用热疲劳试验和氧化增重试验来研究合金层的耐热性能,结果显示合金层具有很好的抗热疲劳性能和抗氧化性能,氧化速率比铸铁低1.3倍到2.6倍。运用显微硬度试验来研究试样的机械性能,得到显微硬度曲线表明硬度的过渡较为均匀,合金层和母材结合强度比较理想。显微硬度的结果表明,在合金元素渗入较为丰富的区域,以及反应结合所生成的碳化物区域硬度就较高,越接近母材硬度就越低。文章还对合金层形成机理进行了分析。金属液填充合金颗粒过程中所受到的各种作用力,主要有毛细作用,粘滞阻力,空气阻力和凝固阻力,当金属液体和合金粉末紧密接触时,较大的浓度梯度使它们在界面处发生了互扩散,但这段温度保持的时间非常短,所以合金层在形成过程中,合金元素借住金属液体的热量向内层方向扩散的同时,也发生了反应合成,并生成了有关的化合物,所以形成了具有一定厚度并且结合良好的合金层,两者的作用相辅相成。