Hittebestendige stalen gietstukken door middel van investeringsgietproces

Hittebestendig staal verwijst naar staal met oxidatieweerstand bij hoge temperaturen en sterkte bij hoge temperaturen. Oxidatieweerstand bij hoge temperaturen is een belangrijke voorwaarde om ervoor te zorgen dat het werkstuk lang bij hoge temperaturen kan werken. In een oxiderende omgeving, zoals lucht met een hoge temperatuur, reageert zuurstof chemisch met het staaloppervlak om een ​​verscheidenheid aan ijzeroxidelagen te vormen. De oxidelaag is erg los, verliest de oorspronkelijke eigenschappen van staal en valt er gemakkelijk af. Om de oxidatieweerstand van staal bij hoge temperaturen te verbeteren, worden legeringselementen aan het staal toegevoegd om de oxidestructuur te veranderen. Veelgebruikte legeringselementen zijn chroom, nikkel, chroom, silicium, aluminium enzovoort. De oxidatieweerstand bij hoge temperaturen van staal houdt alleen verband met de chemische samenstelling.

Hoge temperatuursterkte verwijst naar het vermogen van staal om mechanische belastingen gedurende lange tijd bij hoge temperaturen te weerstaan. Er zijn twee belangrijke effecten van staal onder mechanische belasting bij hoge temperaturen. Eén daarvan is verzachting, dat wil zeggen dat de sterkte afneemt bij toenemende temperatuur. De tweede is kruip, dat wil zeggen dat onder invloed van constante spanning de hoeveelheid plastische vervorming langzaam toeneemt met de tijd. De plastische vervorming van staal bij hoge temperaturen wordt veroorzaakt door intragranulaire slip en korrelgrensslip. Om de sterkte van staal bij hoge temperaturen te verbeteren, worden meestal legeringsmethoden gebruikt. Dat wil zeggen dat er legeringselementen aan het staal worden toegevoegd om de bindingskracht tussen atomen te verbeteren en een gunstige structuur te vormen. Het toevoegen van chroom, molybdeen, wolfraam, vanadium, titanium, enz. kan de staalmatrix versterken, de herkristallisatietemperatuur verhogen en kan ook versterkende fase-carbiden of intermetallische verbindingen vormen, zoals Cr23C6, VC, TiC, enz. Deze versterkende fasen zijn stabiel bij hoge temperaturen, lossen niet op, aggregeren niet om te groeien en behouden hun hardheid. Nikkel wordt voornamelijk toegevoegd om te verkrijgenausteniet. De atomen in austeniet zijn strakker gerangschikt dan ferriet, de bindingskracht tussen atomen is sterker en de diffusie van atomen is moeilijker. Daarom is de sterkte bij hoge temperaturen van austeniet beter. Het is duidelijk dat de sterkte bij hoge temperaturen van hittebestendig staal niet alleen verband houdt met de chemische samenstelling, maar ook met de microstructuur.

Hooggelegeerd hittebestendigstalen gietstukkenworden veel gebruikt in gevallen waar de werktemperatuur hoger is dan 650 ℃. Hittebestendige stalen gietstukken verwijzen naar staalsoorten die bij hoge temperaturen werken. De ontwikkeling van hittebestendig staalgietwerk hangt nauw samen met de technologische vooruitgang van verschillende industriële sectoren, zoals elektriciteitscentrales, ketels, gasturbines, verbrandingsmotoren en vliegtuigmotoren. Vanwege de verschillende temperaturen en spanningen die door verschillende machines en apparaten worden gebruikt, en door de verschillende omgevingen, zijn ook de gebruikte staalsoorten verschillend.

Normen voor hittebestendig gietstaal in verschillende landen
1) Chinese standaard
GB/T 8492-2002 "Technische voorwaarden voor hittebestendige stalen gietstukken" specificeert de kwaliteiten en mechanische eigenschappen bij kamertemperatuur van verschillende hittebestendige gietstaalsoorten.
2) Europese norm
EN 10295-2002 hittebestendig gietstaalnormen omvatten austenitisch hittebestendig roestvrij staal, ferritisch hittebestendig roestvrij staal en austenitisch-ferritisch duplex hittebestendig roestvrij staal, evenals op nikkel gebaseerde legeringen en kobaltgebaseerde legeringen.
3) Amerikaanse normen
De chemische samenstelling gespecificeerd in ANSI/ASTM 297-2008 "General Industrial Iron-Chromium, Iron-Chromium-Nickel Heat-resistentie Steel Castings" vormt de basis voor acceptatie en de mechanische prestatietest wordt alleen uitgevoerd wanneer de koper hierom vraagt. het moment van bestellen. Andere Amerikaanse normen met betrekking tot hittebestendig gietstaal zijn ASTM A447/A447M-2003 en ASTM A560/560M-2005.
4) Duitse standaard
In DIN 17465 "Technische voorwaarden voor hittebestendige staalgietstukken" worden de chemische samenstelling, mechanische eigenschappen bij kamertemperatuur en mechanische eigenschappen bij hoge temperaturen van verschillende hittebestendige gietstaalsoorten afzonderlijk gespecificeerd.
5) Japanse standaard
De kwaliteiten in JISG5122-2003 "Hittebestendige stalen gietstukken" zijn in principe hetzelfde als de Amerikaanse standaard ASTM.
6) Russische standaard
Er zijn 19 hittebestendige staalsoorten gespecificeerd in GOST 977-1988, inclusief medium chroom en hoog chroom hittebestendig staal.

De invloed van chemische samenstelling op de levensduur van hittebestendig staal
Er zijn nogal wat chemische elementen die de levensduur van hittebestendig staal kunnen beïnvloeden. Deze effecten komen tot uiting in het verbeteren van de stabiliteit van de structuur, het voorkomen van oxidatie, het vormen en stabiliseren van austeniet en het voorkomen van corrosie. Zeldzame aardelementen, sporenelementen in hittebestendig staal, kunnen bijvoorbeeld de oxidatieweerstand van staal aanzienlijk verbeteren en de thermoplasticiteit veranderen. De basismaterialen van hittebestendig staal en legeringen kiezen doorgaans voor metalen en legeringen met een relatief hoog smeltpunt, hoge zelfdiffusie-activeringsenergie of lage stapelfoutenergie. Verschillende hittebestendige staalsoorten en hogetemperatuurlegeringen stellen zeer hoge eisen aan het smeltproces, omdat de aanwezigheid van insluitsels of bepaalde metallurgische defecten in het staal de uithoudingsvermogengrens van het materiaal zal verminderen.

De invloed van geavanceerde technologie zoals oplossingsbehandeling op de levensduur van hittebestendig staal
Voor metalen materialen zal het gebruik van verschillende warmtebehandelingsprocessen de structuur en korrelgrootte beïnvloeden, waardoor de moeilijkheidsgraad van thermische activering verandert. Bij de analyse van gietfalen zijn er veel factoren die tot het falen leiden; vooral thermische vermoeidheid leidt tot het ontstaan ​​en de ontwikkeling van scheuren. Dienovereenkomstig zijn er een aantal factoren die het ontstaan ​​en de voortplanting van scheuren beïnvloeden. Onder hen is het zwavelgehalte uiterst belangrijk omdat de scheuren zich meestal langs sulfiden ontwikkelen. Het zwavelgehalte wordt beïnvloed door de kwaliteit van de grondstoffen en het smelten ervan. Voor gietstukken die onder een beschermende atmosfeer van waterstof werken, zullen de gietstukken, als er waterstofsulfide in de waterstof zit, worden gezwaveld. Ten tweede zal de geschiktheid van de oplossingsbehandeling de sterkte en taaiheid van het gietstuk beïnvloeden.