Piese turnate din oțel rezistent la căldură prin proces de turnare prin investiție

Oțelul rezistent la căldură se referă la oțel cu rezistență la oxidare la temperatură ridicată și rezistență la temperatură ridicată. Rezistența la oxidare la temperatură ridicată este o condiție importantă pentru a se asigura că piesa de prelucrat funcționează mult timp la temperatură ridicată. Într-un mediu oxidant, cum ar fi aerul la temperatură înaltă, oxigenul reacționează chimic cu suprafața oțelului pentru a forma o varietate de straturi de oxid de fier. Stratul de oxid este foarte liber, își pierde caracteristicile originale ale oțelului și se desprinde ușor. Pentru a îmbunătăți rezistența la oxidare la temperatură înaltă a oțelului, elementele de aliere sunt adăugate la oțel pentru a schimba structura oxidului. Elementele de aliere utilizate în mod obișnuit sunt crom, nichel, crom, siliciu, aluminiu și așa mai departe. Rezistența la oxidare la temperaturi ridicate a oțelului este legată doar de compoziția chimică.

Rezistența la temperaturi ridicate se referă la capacitatea oțelului de a suporta sarcini mecanice pentru o lungă perioadă de timp la temperaturi ridicate. Există două efecte principale ale oțelului sub sarcină mecanică la temperatură ridicată. Una este înmuierea, adică rezistența scade odată cu creșterea temperaturii. Al doilea este fluaj, adică sub acțiunea tensiunii constante, cantitatea de deformare plastică crește încet în timp. Deformarea plastică a oțelului la temperatură ridicată este cauzată de alunecarea intragranulară și de alunecarea granulelor. Pentru a îmbunătăți rezistența la temperaturi ridicate a oțelului, se folosesc de obicei metode de aliere. Adică, elementele de aliere sunt adăugate oțelului pentru a îmbunătăți forța de legătură între atomi și pentru a forma o structură favorabilă. Adăugarea de crom, molibden, wolfram, vanadiu, titan etc., poate întări matricea de oțel, poate crește temperatura de recristalizare și poate forma, de asemenea, carburi de fază de întărire sau compuși intermetalici, cum ar fi Cr23C6, VC, TiC etc. Aceste faze de întărire sunt stabile la temperaturi ridicate, nu se dizolvă, nu se adună pentru a crește și își mențin duritatea. Nichel este adăugat în principal pentru a obțineaustenita. Atomii din austenită sunt aranjați mai strâns decât ferita, forța de legătură între atomi este mai puternică, iar difuzia atomilor este mai dificilă. Prin urmare, rezistența la temperaturi ridicate a austenitei este mai bună. Se poate observa că rezistența la temperatură ridicată a oțelului rezistent la căldură nu este legată doar de compoziția chimică, ci și de microstructură.

Din aliaj rezistent la căldurăpiese turnate din oțelsunt utilizate pe scară largă în situațiile în care temperatura de lucru depășește 650℃. Piesele turnate din oțel rezistent la căldură se referă la oțelurile care lucrează la temperaturi ridicate. Dezvoltarea pieselor turnate din oțel rezistent la căldură este strâns legată de progresul tehnologic al diferitelor sectoare industriale, cum ar fi centralele electrice, cazanele, turbinele cu gaz, motoarele cu ardere internă și motoarele aero. Datorită temperaturilor și tensiunilor diferite utilizate de diverse mașini și dispozitive, precum și medii diferite, tipurile de oțel utilizate sunt, de asemenea, diferite.

Standarde de oțel turnat rezistent la căldură în diferite țări
1) Standard chinezesc
GB/T 8492-2002 „Condiții tehnice pentru turnarea din oțel rezistent la căldură” specifică calitățile și proprietățile mecanice la temperatura camerei ale diferitelor oțeluri turnate rezistente la căldură.
2) Standard european
Standardele EN 10295-2002 din oțel turnat rezistent la căldură includ oțel inoxidabil austenitic rezistent la căldură, oțel inoxidabil feritic rezistent la căldură și oțel inoxidabil duplex austenitic-feritic rezistent la căldură, precum și aliaje pe bază de nichel și aliaje pe bază de cobalt.
3) Standardele americane
Compoziția chimică specificată în ANSI/ASTM 297-2008 „General Industrial Iron-Cromium, Iron-Chromium-Nickel Heat-resistant Steel Castings” este baza de acceptare, iar testul de performanță mecanică se efectuează numai atunci când cumpărătorul îl solicită la momentul comenzii. Alte standarde americane care implică oțel turnat rezistent la căldură includ ASTM A447/A447M-2003 și ASTM A560/560M-2005.
4) Standard german
În DIN 17465 „Condiții tehnice pentru turnarea din oțel rezistent la căldură”, compoziția chimică, proprietățile mecanice la temperatura camerei și proprietățile mecanice la temperatură înaltă ale diferitelor clase de oțel turnat rezistent la căldură sunt specificate separat.
5) Standard japonez
Calitățile din JISG5122-2003 „Piesele turnate din oțel rezistent la căldură” sunt practic aceleași cu standardul american ASTM.
6) Standard rusesc
Există 19 clase de oțel turnat rezistent la căldură specificate în GOST 977-1988, inclusiv oțeluri rezistente la căldură cu crom mediu și crom ridicat.

Influența compoziției chimice asupra duratei de viață a oțelului rezistent la căldură
Există o varietate de elemente chimice care pot afecta durata de viață a oțelului rezistent la căldură. Aceste efecte se manifestă prin sporirea stabilității structurii, prevenirea oxidării, formarea și stabilizarea austenitei și prevenirea coroziunii. De exemplu, elementele pământurilor rare, care sunt oligoelemente din oțel rezistent la căldură, pot îmbunătăți semnificativ rezistența la oxidare a oțelului și pot modifica termoplasticitatea. Materialele de bază ale oțelului și aliajelor rezistente la căldură aleg, în general, metale și aliaje cu un punct de topire relativ ridicat, energie de activare a autodifuziei ridicată sau energie de defect de stivuire scăzută. Diverse oțeluri rezistente la căldură și aliaje la temperatură înaltă au cerințe foarte mari asupra procesului de topire, deoarece prezența incluziunilor sau a anumitor defecte metalurgice în oțel va reduce limita de rezistență a materialului.

Influența tehnologiei avansate, cum ar fi tratarea soluției, asupra duratei de viață a oțelului rezistent la căldură
Pentru materialele metalice, utilizarea diferitelor procese de tratament termic va afecta structura și dimensiunea granulelor, modificând astfel gradul de dificultate al activării termice. În analiza defectării turnării, există mulți factori care duc la defectare, în principal oboseala termică duce la inițierea și dezvoltarea fisurilor. În mod corespunzător, există o serie de factori care afectează inițierea și propagarea fisurilor. Printre acestea, conținutul de sulf este extrem de important deoarece fisurile se dezvoltă în cea mai mare parte de-a lungul sulfurilor. Conținutul de sulf este afectat de calitatea materiilor prime și de topirea acestora. Pentru piese turnate care funcționează în atmosferă protectoare de hidrogen, dacă hidrogenul sulfurat este conținut în hidrogen, piesele turnate vor fi sulfurate. În al doilea rând, adecvarea tratamentului cu soluție va afecta rezistența și duritatea turnării.