Mikä on lämmönkestävä valurauta?

Lämmönkestävä valurauta on eräänlainen valurautainen materiaali, joka on erityisesti suunniteltu pitkäaikaiseen toimintaan korkeassa lämpötilassa (yleensä yli 600 astetta C) ympäristöissä ja ylläpitää hyvää suorituskykyä. Toisin kuin tavallinen valurauta, se voi tehokkaasti vastustaa:

Hapetus (kuorinta): Korkean lämpötilan hapettavassa ilmakehässä (kuten ilma) tiheä, stabiili ja erittäin liimioksidikalvo (kuten SiO ₂, al ₂ O ∝, Cr ₂ O ∝) muodostuu pinnalle estämään hapen jatkamista diffuusiota ja syöpyä.

Kasvu: Tämä on tavallisen valuraudan kohtalokas heikkous korkeissa lämpötiloissa. Toistuvan kuumenemisen ja jäähdytyksen aikana tekijät, kuten sisäinen hapettuminen (hapen tunkeutuminen grafiittiarkeilla tai rajojen rajoissa), grafiitisointi (sementtien hajoaminen grafiitiksi), vaihemuutos (ferriitti\/austeniittimuunnos) jne. Aiheuttavat peruuttamattoman tilavuuden laajennuksen (materiaalin 10-15%: n tai entistä korkeampi), joka saadaan muodonmuutoksen ja 10-15%: n tai jopa korkeamman), muodonmuutoksen ja 10-15%: n tai jopa korkeampien voimansiirto. Lämmönkestävä valurauta tukahduttaa huomattavasti "kasvun" ilmiön seostamisen ja mikrorakenteen hallinnan avulla.

Avain lämmönkestävyysmekanismiin
Seoselementit: Lämpövastus saavutetaan pääasiassa lisäämällä elementtejä, kuten pii (Si), kromi (CR), alumiini (Al) jne.

Silicon (Si): It is the lowest cost and most widely used heat-resistant element. High silicon cast iron (>5% Si) muodostaa tiheän SiO ₂ -suojakalvon sen pinnalle. Pii voi myös lisätä vaihesiirtopistettä, vähentää faasin siirtymäjännitystä ja stabiloida ferriittimatriisia (ferriitin lämmönkestävyys on parempi kuin helmi\/sementiitti).

Chromium (Cr): forms a very stable Cr ₂ O ∝ protective film with excellent oxidation resistance. Chromium can significantly improve high-temperature strength and hardness, stabilize carbides (but excessive carbides may affect thermal conductivity and thermal shock resistance). High chromium cast iron (>15% Cr) on erinomainen lämmönkestävyys.

Alumiini (AL): muodostaa tiheän ja vahvan Al ₂ O ∝ -suojakalvon, jolla on erinomainen hapettumiskestävyys. Alumiini on myös vahva ferriitin muodostava elementti. Korkealla alumiinioksidilla valuraudalla on erinomainen lämmönkestävyys, mutta sen valu ja mekaaniset prosessointiominaisuudet ovat huonot.

Nikkeli (Ni): Käytetään pääasiassa austeniittisessä lämmönkestävissä valuraudassa (kuten Ni-vastussarja) korkean lämpötilan lujuuden, sitkeyden, lämmön väsymyksen vastustuskyvyn ja korroosionkestävyyden parantamiseksi ja austeniittisen rakenteen stabiloimiseksi.

Grafiittimorfologia: pallomaisella grafiitissa (nodulaarinen valurauta) on suurempi lujuus ja sitkeys kuin hiutalegrafiitissa (harmaa valurauta), ja grafiittia eristetään ja jakautuu, vähentäen happea kanavia tunkeutumaan grafiittihiutaleiden läpi ja parantamalla niiden kasvuvastuksen merkittävästi. Siksi lämmönkestävän pallokeiden raudan levitys ylittää huomattavasti lämmönkestävän harmaan valuraudan.

Matriisirakenne: Ferriittimatriisi on yleisimmin käytetty matriisirakenne lämmönkestävälle valuraudalle johtuen sen vaiheenmuutoksen (tai korkean vaiheen transformaation lämpötilan) puuttumisesta kuumenemisen ja jäähdytyksen, pienen tilavuuden muutoksen ja hyvän kasvunkestävyyden aikana. Austeniittinen matriisi on stabiili korkeissa lämpötiloissa ja sillä on myös hyvä kasvuresistenssi ja korkean lämpötilan lujuus.

Päätyypit (luokiteltu kevytmetallielementeillä ja standardeilla)
Korkea piilämpökestävä valurauta: kuten RTSI5 (≈ 5% Si), RQTSi5 (pallokeinen rauta). Alhaiset kustannukset, hyvä antioksidantti- ja kasvuresistenssi alle 900 astetta C. Käytetään laajasti.

Piilaminan alumiinilämpökestävä valurauta: kuten rqtsi4al1 (padolainen rauta, ≈ 4% si +1% al). Alumiinin lisääminen parantaa suojakalvon tiheyttä, ja lämmönkestävä lämpötila voi saavuttaa 950-1050 asteen C.

Alumiini-piidolämpökestävä valurauta: kuten rqtai4Si4 (sitoa rautaa, ≈ 4% Al +4% Si), RTAI5Si5 (harmaa rauta). Lämmönkestävä lämpötila voi saavuttaa yli 1100 asteen C, mutta valu ja prosessointi suorituskyky on heikko.

Korkea kromilämpökestävä valurauta: kuten RQTCR16 (padolainen rauta, ≈ 16% Cr), RTCR16 (harmaa rauta). Cr ₂ O ∝ -suojakalvon muodostaminen, sillä on erinomainen hapettumiskestävyys, korkea lämpötilan lujuus ja se kestää lämpötiloja 900-1100 asteeseen C. Sillä on myös hyvä kulutusvastus.

Nikkelipohjainen austeniittinen lämpökestävä valurauta: kuten d -5 s (ni vastus d -5 S, joka sisältää Ni, Cr, Cu jne.). Austeniittisellä matriisilla on erinomainen korkean lämpötilan lujuus, sitkeys, lämmön väsymyskestävyys ja korroosionkestävyys, lämmönkestävyyden lämpötila yli 950 astetta C. Käytetään yleisesti vaativissa tilanteissa.

Pääsovellusalueet
Lämmönkestävää valurautaa käytetään laajasti teollisuuslaitteiden komponenteissa, jotka vaativat korkean lämpötilankestävyyttä, kuten:

Lämmitysuuni ja lämmönkäsittelyuuni: Uunin pohjalevy, uunin palkki, opaskisko, äänen säiliö, materiaalikori, upokas, säteilyputki, uunin oven runko.

Kattilan komponentit: Arina, poltinsuutin, lämmönvaihtimen osat.

Kemikaalien ja petrokemian teollisuus: halkeilevien putkien tuet, muuntoputket, korkean lämpötilan venttiilikomponentit.

Cement Kiln: Riidetaulu, vuorauslauta.

Lasinvalmistusteollisuus: Hehkutus tölkit, muotit.

Polttolaitos: Arina, tuhkaalusta.

edut ja haitat
Etu:

Hyvä korkean lämpötilan hapettumiskestävyys ja kasvuresistenssi.

Lämpökestävään teräkseen verrattuna kustannukset ovat alhaisemmat.

Hyvä valu suorituskyky, joka pystyy valmistamaan osia monimutkaisten muotojen kanssa.

Tietty kulutustaso ja korroosionkestävyys (etenkin korkean kromityypin kohdalla).

Hyvä lämpöiskunkestävyys (jotkut tyypit).

Haitat:

Lämpökestävän teräksen voimakkuus, plastisuus ja sitkeys ovat yleensä alhaisemmat kuin lämmönkestävän teräksen.

Joillakin korkeilla seostyypeillä, kuten korkealla alumiinioksidilla valuraudalla, on huono valu ja mekaaniset prosessointiominaisuudet.

Korkean lämpötilan lujuus (erityisesti ryömimislujuus) on yleensä alhaisempi kuin korkealaatuisilla lämmönkestävillä teräksillä ja korkean lämpötilan seoksilla.

tehdä yhteenveto
Lämpökestävä valurauta voi tehokkaasti vastustaa hapettumista ja "kasvuvaurioita" korkean lämpötilan hapettavissa ilmakehissä lisäämällä spesifisiä seostuselementtejä (pääasiassa SI, CR, AL) ja hallitsemalla grafiittimorfologiaa (edullisesti pallomainen) ja matriisirakenne (edullisesti ferriitti tai austeniitti). Se on taloudellinen ja luotettava materiaalivalinta korkean lämpötilan komponenttien, kuten teollisuusuunien, kattiloiden ja kemiallisten laitteiden valmistukseen lämpötila-alueella 600-1100 asteen C. Erityisen työlämpötilan, ilmakehän, stressi-olosuhteiden ja kustannusvaatimusten mukaan erityyppiset lämmönkestävän valuraudan (korkea pii, piilialumiini, korkeuskromi, austenitic, jne.).