Что такое теплостойкий чугун?

Теплостойкий чугун-это тип чугунного материала, специально предназначенного для долгосрочной работы в высокой температуре (обычно выше 600 градусов C) и поддержания хорошей производительности. В отличие от обычного чугуна, он может эффективно сопротивляться:

Окисление (очистка): в высокотемпературной окисляющей атмосфере (такой как воздух), плотная, стабильная и высококлежная оксидная пленка (такая как SIO ₂, Al ₂ O ∝, Cr ₂ O ∝), образуется на поверхности, чтобы предотвратить продолжение распространения кислорода и коррозировать интерьер.

Рост: это смертельная слабость обычного чугуна при высоких температурах. Во время повторного нагрева и охлаждения такие факторы, как внутреннее окисление (инфильтрация кислорода вдоль графитовых листов или границы зерна), графитизация (разложение цемента в графит), фазовое преобразование (трансформация феррита\/аустенита) и т. Д. Вызывает необратимое расширение объема материала (до 10-15% или даже более высокого), получение дефекции, и потраченной, и более высокой), в результате определения дефекции, и потраченных частей. Теплостойкий чугун значительно подавляет явление «роста» посредством легирования и микроструктуры.

Ключ к механизму термостойкости
Элементы сплава: теплостойкость в основном достигается путем добавления таких элементов, как кремний (Si), хром (Cr), алюминий (Al) и т. Д.

Silicon (Si): It is the lowest cost and most widely used heat-resistant element. High silicon cast iron (>5% Si) образует плотную защитную пленку Sio ₂ на ее поверхности. Кремний также может увеличить точку фазового перехода, уменьшить напряжение фазового перехода и стабилизировать ферритовую матрицу (феррит обладает лучшей термостойкостью, чем перлит\/цементит).

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) имеет отличную теплостойкость.

Алюминий (Al): образует плотную и сильную защитную пленку Al ₂ ∝ с превосходной устойчивостью к окислению. Алюминий также является сильным элементом формирования феррита. Чугун с высоким содержанием глинозема обладает выдающейся термостойкостью, но его свойства литья и механической обработки плохие.

Никель (Ni): в основном используется в аустенитовом листовом чугуне (например, серии Ni Resep) для улучшения высокотемпературной прочности, вязкости, устойчивости к тепловой устойчивости и коррозионной стойкости, а также для стабилизации аустенитной структуры.

Морфология графита: сферический графит (узловой чугун) имеет более высокую прочность и вязкость, чем хлопья -графит (серого чугуна), а графит изолирован и распределен, снижая каналы для кислорода, чтобы проникнуть через графитовые хлопья и значительно повысить их сопротивление роста. Следовательно, применение термостойкого пластичного железа намного превышает применение теплостойкого серого чугуна.

Матрица Структура: Ферритовая матрица является наиболее часто используемой матричной структурой для теплостойчивого чугуна из-за отсутствия фазового преобразования (или температуры высокой фазовой преобразования) во время нагрева и охлаждения, небольшого изменения объема и хорошего сопротивления роста. Аустенитная матрица стабильна при высоких температурах, а также обладает хорошей сопротивлением роста и высокой температурой.

Основные типы (классифицируются по элементам сплава и стандартам)
Высокий кремниевый теплостойкий чугун: например, RTSI5 (≈ 5% Si), RQTSI5 (пластичный железо). Низкая стоимость, хорошая антиоксидантная и роста устойчивость ниже 900 градусов C. широко используется.

Силиконовый алюминиевый теплостойкий чугун: например, rqtsi4al1 (пронзительный железо, ≈ 4% si +1% al). Добавление алюминия улучшает плотность защитной пленки, и теплостойкость может достичь 950-1050 степень C.

Алюминиевый кремниевый теплостойкий чугун: например, rqtai4si4 (пластичный железо, ≈ 4% al +4% si), rtai5si5 (серое железо). Теплостойкая температура может достигать более 1100 градусов C, но производительность литья и обработки плохая.

Высокий хромовый листовой железо: например, RQTCR16 (протокол железо, ≈ 16% Cr), RTCR16 (серое железо). Образуя CR ₂ O ∝ защитную пленку, она обладает превосходной устойчивостью к окислению, высокой температурной прочности и может выдерживать температуру до 900-1100 степень C. Также обладает хорошей устойчивостью к износу.

Аустенитный листовой ли чугун на основе никеля: например, d -5 s (ni сопротивляться d -5 s, содержащий Ni, Cr, Cu и т. Д.). Аустенитная матрица обладает отличной высокотемпературной силой, вязкостью, устойчивостью к тепловой усталости и коррозионной стойкости, с температурой теплостойкости более 950 градусов C., обычно используемых в требовательных ситуациях.

Основные области применения
Теплостойкий чугун широко используется в компонентах промышленного оборудования, которые требуют высокой температурной сопротивления, например:

Нагревательная печь и термообработка печи: дно печи, бар печи, направляющий рельс, муфельный бак, корзина для материала, тигель, радиационная трубка, дверная рама печи.

Компоненты котла: решетка, сопло горелки, детали теплообменника.

Химическая и нефтехимическая промышленность: опор для трещин, трубки конверсии, высокотемпературные компоненты клапана.

Цементная печь: плата решетки, подкладка.

Стеклянная промышленность: отжиг банки, плесени.

Мусоросжигатель: решетка, пепельный поднос.

преимущества и недостатки
Преимущество:

Хорошая высокотемпературная устойчивость к окислению и устойчивость к росту.

По сравнению с термостойкой стали, стоимость ниже.

Хорошая производительность литья, способная производить детали со сложными формами.

Определенный уровень устойчивости к износу и коррозионной устойчивости (особенно для высоких типов хромов).

Хорошее сопротивление теплового шока (некоторые типы).

Недостатки:

Прочность, пластичность и вязкость при комнатной температуре обычно ниже, чем у термостойкой стали.

Некоторые типы сплавов с высоким сплавом, такие как чугун с высоким содержанием глинозема, обладают плохими свойствами литья и механической обработки.

Высокотемпературная прочность (особенно прочность на ползучести) обычно ниже, чем у высококлассных теплостойких сталей и высокотемпературных сплавов.

суммировать
Теплостойкий чугун может эффективно противостоять окислению и повреждению «роста» в высокотемпературных окисляющих атмосферах, добавляя специфические легирующие элементы (в основном Si, CR, AL) и контролируя морфологию графита (предпочтительно сферическая) и матричная структура (предпочтительно феррит или аустенит). Это экономичный и надежный выбор материала для производства высокотемпературных компонентов, таких как промышленные печи, котлы и химическое оборудование в рамках температурного диапазона от 600 градусов до 1100 градусов C. В соответствии с конкретной рабочей температурой, атмосферой, условиями стресса и требованиями затрат, различных типах листового чугуна (высокий кремний, алюмин кремниевого алюминия, высокий хромиум, эвюст, может быть, может быть, может быть, может быть выбран.