Що таке теплостійкий чавун?

Теплостійкий чавун-це тип матеріалу чавуну, спеціально розробленого для тривалої роботи в середовищі високої температури (як правило, понад 600 градусів С) та підтримуючи хороші показники. На відміну від звичайного чавуну, він може ефективно протистояти:

Окислення (лущення): у високотемпературній окислювальній атмосфері (наприклад, повітря), щільна, стабільна та сильно клейова оксидна плівка (наприклад, SIO ₂, Al ₂ o ∝, Cr ₂ o ∝), утворюється на поверхні, щоб запобігти продовженню кисню до дифузування та коробки.

Зростання: Це смертельна слабкість звичайного чавуну при високих температурах. During repeated heating and cooling, factors such as internal oxidation (oxygen infiltration along graphite sheets or grain boundaries), graphitization (decomposition of cementite into graphite), phase transformation (ferrite\/austenite transformation), etc. cause irreversible volume expansion of the material (up to 10-15% or even higher), resulting in deformation, cracking, and loss of strength of the частини. Теплостійкий чавун значно пригнічує явище "росту" за допомогою легування та контролю мікроструктури.

Ключ до механізму теплостійкості
Елементи сплаву: Теплостійкість в основному досягається додаванням таких елементів, як кремній (СІ), хромі (CR), алюміній (AL) тощо.

Silicon (Si): It is the lowest cost and most widely used heat-resistant element. High silicon cast iron (>5% Si) утворює на її поверхню щільну захисну плівку SIO ₂. Кремній також може збільшити точку фазового переходу, зменшити напругу фазового переходу та стабілізувати феритову матрицю (ферит має кращу тепловідповідач, ніж перліт\/цементу).

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) має відмінну тепловідповідач.

Алюміній (AL): утворює щільну і сильну захисну плівку Al ₂ o ∝, з відмінною стійкістю до окислення. Алюміній - це також сильний елемент, що утворює ферурит. Високий чавун з глиноземи має видатну тепловідповідальність, але властивості її лиття та механічної обробки погані.

Нікель (NI): в основному використовується в аустенітному теплостійкому чавуні (наприклад, серії Ni Resect) для поліпшення сили високої температури, міцності, стійкості до втоми та корозій, а також для стабілізації аустенітної структури.

Графітова морфологія: сферичний графіт (вузловий чавун) має більш високу міцність і міцність, ніж пластівець графіт (сірий чавун), а графіт ізольований і розподілений, зменшуючи канали кисню проникати через графітні пластівці та значно покращуючи їх стійкість до росту. Тому застосування теплостійкого пластичного заліза набагато перевищує теплостійкий сірий чавун.

Матрична структура: Феритова матриця є найбільш часто використовуваною матричною структурою для теплостійкого чавуну через відсутність фазової трансформації (або температури високої фази) під час нагрівання та охолодження, невеликої об'ємної зміни та хорошої стійкості до росту. Аустенітна матриця стабільна при високих температурах, а також має хорошу стійкість до росту та високу температуру.

Основні типи (класифіковані за елементами та стандартами сплаву)
Високий кремній теплостійкий чавун: такий як RTSI5 (≈ 5% SI), RQTSI5 (пластичне залізо). Низька вартість, хороший антиоксидант та стійкість до росту нижче 900 градусів C. Широко використовуються.

Силіконовий алюмінієвий теплостійкий чавун: такий як RQTSI4AL1 (пластичне залізо, ≈ 4% Si +1% al). Додавання алюмінію покращує щільність захисної плівки, а термостійка температура може досягти 950-1050 ступінь C.

Алюмінієвий кремнієвий теплостійкий чавун: такий як RQTAI4SI4 (пластичне залізо, ≈ 4% al +4% Si), rtai5si5 (сірий залізо). Температура, стійка до тепла, може досягати понад 1100 градусів С, але продуктивність лиття та обробки є поганими.

Високий хромовий теплостійкий чавун: такий як RQTCR16 (пластичне залізо, ≈ 16% Cr), RTCR16 (сірий залізо). Формування захисної плівки Cr ₂ o ∝, вона має відмінну стійкість до окислення, високу міцність температури і може протистояти температурі до 900-1100 градусів C. Він також має хорошу стійкість до зносу.

Аустенітний теплостійкий чавун на основі нікелю: наприклад D -5 S (Ni respeed d -5 s, що містить Ni, Cr, Cu тощо). Аустенітна матриця має чудову високотемпературну міцність, міцність, стійкість до тепла та стійкість до корозії, з температурою теплостійкості понад 950 градусів С. зазвичай використовується в вимогливих ситуаціях.

Основні області застосування
Теплостійкий чавун широко використовується в компонентах промислового обладнання, які потребують високої температурної стійкості, наприклад:

Нагрівальна піч та теплообробка піч: нижня плита печі, печейна смуга, направляючий рейка, танк з муфтом, кошик матеріалу, тигель, випромінювальна трубка, рамка дверей печі.

Компоненти котла: решітка, насадка пальника, деталі теплообмінника.

Хімічна та нафтохімічна промисловість: підставки для розтріскування труб, труби перетворення, високотемпературні компоненти клапана.

Цементна піч: дошка для решітки, дошка для підкладки.

Промисловість скла: відпал, форми.

Стаціонар: Натгр., Лоток для попелу.

Переваги та недоліки
Перевага:

Хороша високотемпературна стійкість до окислення та стійкість до росту.

Порівняно з теплостійкою сталь, вартість нижча.

Хороші показники кастингу, здатні виробляти деталі зі складними формами.

Певний рівень стійкості до зносу та корозійну стійкість (особливо для високих типів хрому).

Хороша стійкість до теплового удару (деякі типи).

Недоліки:

Сила, пластичність та міцність при кімнатній температурі зазвичай нижчі, ніж у теплостійкій сталі.

Деякі високі типи сплавів, такі як високий чавун з глиноземи, мають погані властивості лиття та механічну обробку.

Сила високої температури (особливо міцність на повзучі) зазвичай нижча, ніж у високоякісних теплостійких сталей та високотемпературних сплавів.

узагальнювати
Теплостійкий чавун може ефективно протистояти окисленню та "росту" у пошкодженні високотемпературної окислювальної атмосфери шляхом додавання специфічних легованих елементів (в основному SI, CR, AL) та контролюючи графітову морфологію (переважно сферичну) та матричну структуру (бажано ферит або аустеніту). Це економічний та надійний вибір матеріалу для виготовлення високотемпературних компонентів, таких як промислові печі, котли та хімічне обладнання в межах температурного діапазону від 600 градусів С до 1100 градусів. Відповідно до специфічної робочої температури, атмосфери, стресових умов та вимог до витрат, різних типів нагрівання стійкого чаву (високий кремнію, алюміній кремнію, високий хрому, а також аумітот.)