Lämmönkestävät teräsvalut investointivaluprosessilla

Lämmönkestävä teräs tarkoittaa terästä, jolla on korkean lämpötilan hapettumiskestävyys ja korkea lämpötilalujuus.Korkean lämpötilan hapettumisenkestävyys on tärkeä ehto sen varmistamiseksi, että työkappale toimii pitkään korkeassa lämpötilassa.Hapettavassa ympäristössä, kuten korkean lämpötilan ilmassa, happi reagoi kemiallisesti teräspinnan kanssa muodostaen erilaisia ​​rautaoksidikerroksia.Oksidikerros on hyvin löysä, menettää teräksen alkuperäiset ominaisuudet ja on helppo pudota.Teräksen korkean lämpötilan hapettumisenkestävyyden parantamiseksi teräkseen lisätään seosaineita oksidirakenteen muuttamiseksi.Yleisesti käytettyjä seosaineita ovat kromi, nikkeli, kromi, pii, alumiini ja niin edelleen.Teräksen korkean lämpötilan hapettumisenkestävyys liittyy vain kemialliseen koostumukseen.

Korkean lämpötilan lujuus viittaa teräksen kykyyn kestää mekaanista kuormitusta pitkään korkeissa lämpötiloissa.Teräksellä on kaksi päävaikutusta mekaanisen kuormituksen alaisena korkeassa lämpötilassa.Yksi on pehmeneminen, eli vahvuus heikkenee lämpötilan noustessa.Toinen on viruminen, eli jatkuvan jännityksen vaikutuksesta plastisen muodonmuutoksen määrä kasvaa hitaasti ajan myötä.Teräksen plastinen muodonmuutos korkeassa lämpötilassa johtuu rakeidensisäisestä liukumisesta ja raerajaliuosta.Teräksen korkean lämpötilan lujuuden parantamiseksi käytetään yleensä seostusmenetelmiä.Eli teräkseen lisätään seosaineita parantamaan atomien välistä sidosvoimaa ja muodostamaan suotuisa rakenne.Kromin, molybdeenin, volframin, vanadiinin, titaanin jne. lisääminen voi vahvistaa teräsmatriisia, nostaa uudelleenkiteytyslämpötilaa ja muodostaa myös vahvistusfaasikarbideja tai metallien välisiä yhdisteitä, kuten Cr23C6, VC, TiC jne. Nämä vahvistusvaiheet ovat stabiileja korkeissa lämpötiloissa, eivät liukene, eivät aggregoidu kasvaakseen ja säilyttävät kovuutensa.Nikkeliä lisätään pääasiassa saadakseenausteniitti.Austeniitin atomit ovat asettuneet tiukemmin kuin ferriitissä, atomien välinen sidosvoima on vahvempi ja atomien diffuusio on vaikeampaa.Siksi austeniitin korkean lämpötilan lujuus on parempi.Voidaan nähdä, että lämpöä kestävän teräksen lujuus korkeissa lämpötiloissa ei liity pelkästään kemialliseen koostumukseen, vaan myös mikrorakenteeseen.

Korkeaseosteinen lämmönkestäväteräsvalutkäytetään laajalti tilanteissa, joissa työskentelylämpötila ylittää 650 ℃.Lämmönkestävät teräsvalut viittaavat teräksiin, jotka toimivat korkeissa lämpötiloissa.Lämmönkestävien teräsvalujen kehitys liittyy läheisesti eri teollisuudenalojen, kuten voimalaitosten, kattiloiden, kaasuturbiinien, polttomoottorien ja lentokonemoottorien, teknologiseen kehitykseen.Erilaisten koneiden ja laitteiden käyttämien erilaisten lämpötilojen ja jännitysten sekä erilaisten ympäristöjen vuoksi käytetyt terästyypit ovat myös erilaisia.

Lämmönkestävän valuteräksen standardit eri maissa
1) kiinalainen standardi
GB/T 8492-2002 "Lämmönkestävien teräsvalujen tekniset olosuhteet" määrittelee eri lämmönkestävien valuterästen lajikkeet ja huoneenlämpötilan mekaaniset ominaisuudet.
2) Eurooppalainen standardi
EN 10295-2002 lämmönkestävän valuteräksen standardit sisältävät austeniittisen lämmönkestävän ruostumattoman teräksen, ferriittisen lämmönkestävän ruostumattoman teräksen ja austeniittis-ferriittisen dupleksilämmönkestävän ruostumattoman teräksen sekä nikkelipohjaiset seokset ja kobolttipohjaiset seokset.
3) Amerikkalaiset standardit
ANSI/ASTM 297-2008 "Yleiset teollisuusrauta-kromi-, rauta-kromi-nikkeli lämmönkestävät teräsvalut" -standardissa määritelty kemiallinen koostumus on hyväksymisen perusta, ja mekaaninen suorituskykytesti suoritetaan vain ostajan pyynnöstä tilauksen aika.Muita kuumuutta kestävää valuterästä koskevia amerikkalaisia ​​standardeja ovat ASTM A447/A447M-2003 ja ASTM A560/560M-2005.
4) Saksan standardi
Standardissa DIN 17465 "Lämmönkestävien teräsvalujen tekniset olosuhteet" eri lämmönkestävien valuteräslajien kemiallinen koostumus, mekaaniset ominaisuudet huoneenlämpötilassa ja korkean lämpötilan mekaaniset ominaisuudet määritellään erikseen.
5) Japanilainen standardi
JISG5122-2003 "Lämmönkestävät teräsvalut" -luokat ovat periaatteessa samat kuin American Standard ASTM.
6) Venäjän standardi
GOST 977-1988:ssa on määritelty 19 lämmönkestävää valuteräslaatua, mukaan lukien keski- ja korkeakromipitoiset lämmönkestävät teräkset.

Kemiallisen koostumuksen vaikutus lämmönkestävän teräksen käyttöikään
On olemassa melko erilaisia ​​​​kemiallisia elementtejä, jotka voivat vaikuttaa lämmönkestävän teräksen käyttöikään.Nämä vaikutukset ilmenevät rakenteen stabiilisuuden lisäämisessä, hapettumisen estämisessä, austeniitin muodostumisessa ja stabiloimisessa sekä korroosion estämisessä.Esimerkiksi harvinaiset maametallit, jotka ovat lämmönkestävän teräksen hivenaineita, voivat merkittävästi parantaa teräksen hapettumiskestävyyttä ja muuttaa termoplastisuutta.Lämmönkestävän teräksen ja metalliseosten perusmateriaaleina valitaan yleensä metalleja ja seoksia, joilla on suhteellisen korkea sulamispiste, korkea itsediffuusioaktivointienergia tai pieni pinoamisvikaenergia.Eri lämpöä kestävillä teräksillä ja korkean lämpötilan metalliseoksilla on erittäin korkeat vaatimukset sulatusprosessille, koska sulkeumat tai tietyt metallurgiset viat teräksessä alentavat materiaalin kestävyysrajaa.

Edistyneen teknologian, kuten liuoskäsittelyn, vaikutus lämmönkestävän teräksen käyttöikään
Metallimateriaalien osalta erilaisten lämpökäsittelyprosessien käyttö vaikuttaa rakenteeseen ja raekokoon, mikä muuttaa lämpöaktivoinnin vaikeusastetta.Valuvian analysoinnissa on monia tekijöitä, jotka johtavat epäonnistumiseen, pääasiassa lämpöväsyminen johtaa halkeamien alkamiseen ja kehittymiseen.Vastaavasti on olemassa joukko tekijöitä, jotka vaikuttavat halkeamien syntymiseen ja etenemiseen.Niistä rikkipitoisuus on erittäin tärkeä, koska halkeamat kehittyvät enimmäkseen sulfidien mukana.Rikkipitoisuuteen vaikuttavat raaka-aineiden laatu ja niiden sulatus.Suojaavassa vetyatmosfäärissä toimivissa valukappaleissa, jos vedyssä on rikkivetyä, valukappaleet rikitetään.Toiseksi liuoskäsittelyn riittävyys vaikuttaa valukappaleen lujuuteen ja sitkeyteen.