Hittebestendige stalen gietstukken door investeringsgietproces

Hittebestendig staal verwijst naar staal met oxidatieweerstand op hoge temperatuur en sterkte op hoge temperatuur.Oxidatiebestendigheid bij hoge temperaturen is een belangrijke voorwaarde om ervoor te zorgen dat het werkstuk lang op hoge temperatuur blijft 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 weerstand tegen oxidatie bij hoge temperaturen van staal is alleen gerelateerd aan de chemische samenstelling.

Sterkte bij hoge temperaturen verwijst naar het vermogen van staal om mechanische belastingen gedurende lange tijd bij hoge temperaturen te weerstaan.Er zijn twee hoofdeffecten van staal onder mechanische belasting bij hoge temperatuur.Een daarvan is verzachting, dat wil zeggen, de sterkte neemt af met toenemende temperatuur.De tweede is kruip, dat wil zeggen, onder invloed van constante spanning neemt de hoeveelheid plastische vervorming langzaam toe met de tijd.De plastische vervorming van staal bij hoge temperatuur wordt veroorzaakt door intragranulaire slip en korrelgrensslip.Om de sterkte van staal bij hoge temperaturen te verbeteren, worden gewoonlijk 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 carbiden in de versterkende fase 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 verkrijgen:austeniet.De atomen in austeniet zijn dichter gerangschikt dan ferriet, de bindingskracht tussen atomen is sterker en de diffusie van atomen is moeilijker.Daarom is de sterkte bij hoge temperatuur van austeniet beter.Het is te zien 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 gelegenheden 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, evenals verschillende omgevingen, zijn ook de gebruikte staalsoorten verschillend.

Normen van 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
De normen voor hittebestendig gietstaal van EN 10295-2002 omvatten austenitisch hittebestendig roestvrij staal, ferritisch hittebestendig roestvrij staal en austenitisch-ferritisch duplex hittebestendig roestvrij staal, evenals legeringen op basis van nikkel en legeringen op basis van kobalt.
3) Amerikaanse normen
De chemische samenstelling gespecificeerd in ANSI/ASTM 297-2008 "Algemeen industrieel ijzer-chroom, ijzer-chroom-nikkel hittebestendige stalen gietstukken" is de basis voor acceptatie en de mechanische prestatietest wordt alleen uitgevoerd wanneer de koper hierom vraagt ​​bij het moment van bestellen.Andere Amerikaanse normen met betrekking tot hittebestendig gietstaal zijn ASTM A447/A447M-2003 en ASTM A560/560M-2005.
4) Duitse norm
In DIN 17465 "Technische voorwaarden voor hittebestendige stalen gietstukken" worden de chemische samenstelling, mechanische eigenschappen bij kamertemperatuur en mechanische eigenschappen bij hoge temperatuur van verschillende hittebestendige gietstaalsoorten afzonderlijk gespecificeerd.
5) Japanse standaard
De kwaliteiten in JISG5122-2003 "Hittebestendige stalen gietstukken" zijn in principe hetzelfde als de American Standard ASTM.
6) Russische standaard:
Er zijn 19 hittebestendige gietstaalsoorten 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.Zo kunnen zeldzame aardelementen, die sporenelementen zijn in hittebestendig staal, de oxidatieweerstand van staal aanzienlijk verbeteren en de thermoplasticiteit veranderen.De basismaterialen van hittebestendig staal en legeringen kiezen over het algemeen voor metalen en legeringen met een relatief hoog smeltpunt, hoge zelfdiffusie-activeringsenergie of lage stapelfoutenergie.Verschillende hittebestendige staalsoorten en legeringen voor hoge temperaturen stellen zeer hoge eisen aan het smeltproces, omdat de aanwezigheid van insluitsels of bepaalde metallurgische defecten in het staal de duurzaamheidslimiet 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, voornamelijk thermische vermoeidheid leidt tot scheurinitiatie en -ontwikkeling.Dienovereenkomstig zijn er een aantal factoren die het ontstaan ​​en de verspreiding 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 werken onder een beschermende atmosfeer van waterstof, als waterstofsulfide in de waterstof aanwezig is, zullen de gietstukken worden gesulfureerd.Ten tweede zal de geschiktheid van de oplossingsbehandeling de sterkte en taaiheid van het gietstuk beïnvloeden.