Mis on kuumakindlad malmist?

Kuumakindlad malmist on teatud tüüpi malmist materjali tüüp, mis on spetsiaalselt loodud pikaajaliseks tööks kõrgel temperatuuril (tavaliselt üle 600 kraadi c) keskkonnas ja säilitades hea jõudluse. Erinevalt tavalisest malmist saab see tõhusalt vastu:

Oksüdatsioon (koorimine): kõrgtemperatuuril oksüdeeriva atmosfääri (näiteks õhk) moodustub pinnale tihe, stabiilne ja väga kleepuv oksiidkile (näiteks Sio ₂, al ₂ o ∝, Cr ₂ o ∝), et vältida hapniku jätkamist difuusse ja korporatiivseks sisenemiseks.

Kasv: see on tavalise malmi surmav nõrkus kõrgetel temperatuuridel. Korduva kuumutamise ja jahutamise ajal, sellised tegurid nagu sisemine oksüdatsioon (hapniku infiltratsioon piki grafiidilehti või teraviljapiire), graafiliseerimine (tsementiidi lagunemine grafiidiks), faasi teisendamine (ferriit\/austeniidi muundamine) jne. Põhjustavad materjali pöördumatut mahtu (kuni {0}}% või isegi deformatsioonis). Kuumakindlad malmist pärsib legeerimise ja mikrostruktuuri kontrolli kaudu "kasvu" nähtust.

Soojustakistuse mehhanismi võti
Sulami elemendid: soojustakistus saavutatakse peamiselt selliste elementide lisamisega nagu räni (SI), kroom (CR), alumiinium (AL) jne.

Silicon (Si): It is the lowest cost and most widely used heat-resistant element. High silicon cast iron (>5% Si) moodustab selle pinnale tiheda sio ₂ kaitsekile. Ränion võib ka suurendada faasisiirdepunkti, vähendada faasisiirdepinget ja stabiliseerida ferriidi maatriksit (ferriidil on parem soojustakistus kui pärliidil\/tsementiidil).

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) on suurepärane kuumakindlus.

Alumiinium (AL): moodustab tiheda ja tugeva kaitsekile, millel on suurepärane oksüdatsioonikindlus. Alumiinium on ka tugev ferriidi moodustav element. Kõrge alumiiniumoksiidi malmil on silmapaistev kuumakindlus, kuid selle valamine ja mehaanilised töötlemisomadused on kehvad.

Nikkel (NI): kasutatakse peamiselt austeniitilises kuumuskindlates malmist (näiteks Ni Resist seeriat), et parandada kõrgtemperatuuri tugevust, sitket, soojuse väsimuskindlust ja korrosioonikindlust ning stabiliseerida austeniitilist struktuuri.

Grafiidi morfoloogia: sfäärilisel grafiidil (sõlmeline malmist) on suurem tugevus ja sitkus kui helveste grafiidil (hall malmist) ning grafiit on isoleeritud ja jaotunud, vähendades hapniku kanaleid, et tungida läbi grafiidi helbed ja parandades oluliselt nende kasvutakistust. Seetõttu ületab kuumuskindla kõrgusega raua kasutamine soojuskindla halli malmi oma.

Maatriksi struktuur: ferriidi maatriks on soojuskindla malmi jaoks kõige sagedamini kasutatav maatriksi struktuur, kuna faasi muundamise (või kõrge faasi muundamise temperatuur) puudumise tõttu kuumutamise ja jahutamise ajal, väikese mahu muutuse ja hea kasvutakistuse ajal. Austeniitse maatriks on stabiilne kõrgel temperatuuril ning sellel on ka hea kasvutakistus ja kõrge temperatuuriga tugevus.

Peamised tüübid (klassifitseeritud sulami elementide ja standardite järgi)
Kõrge räni soojuskindla malmist: näiteks RTSI5 (≈ 5% Si), RQTSI5 (kõrgtugev raud). Odav, hea antioksüdant ja kasvutakistus alla 900 kraadi C. Laialdaselt kasutatud.

Räni alumiiniumist soojuskindla malmist: näiteks RQTSI4AL1 (plastiraud, ≈ 4% Si +1% Al). Alumiiniumi lisamine parandab kaitsekile tihedust ja soojuskindla temperatuuri võib ulatuda 950-1050 kraadi C.

Alumiiniumist räni soojuskindlad malmist: näiteks RQTAI4SI4 (kõrgtugev raud, ≈ 4% Al +4% Si), RTAI5SI5 (hall raud). Kuumakindel temperatuur võib ulatuda üle 1100 kraadi C, kuid valamise ja töötlemise jõudlus on halb.

Kõrge kroomi soojuskindla malmist: näiteks RQTCR16 (kõrgtugev raud, ≈ 16% CR), RTCR16 (hall raud). Moodustades Cr ₂ o ∝ kaitsekile, on sellel suurepärane oksüdatsiooniresistentsus, kõrge temperatuuri tugevus ja ta talub temperatuuri kuni 900-1100 kraadi C. Sellel on ka hea kulumiskindlus.

Niklipõhine austeniitiline kuumaresistentne malmist: näiteks d -5 s (Ni resisted d -5 s, mis sisaldab ni, cr, cu jne). Austeniitilise maatriksiga on suurepärane kõrgtemperatuuriline tugevus, sitkus, soojuse väsimuskindlus ja korrosioonikindlus, soojustakistuse temperatuur on üle 950 kraadi C. Tavaliselt kasutatakse nõudlikes olukordades.

Peamised rakendusalad
Kuumakindlat malmist kasutatakse laialdaselt tööstusseadmete komponentides, mis vajavad kõrget temperatuurikindlust, näiteks:

Kütteahi ja kuumpunktiline ahi: ahju alumine plaat, ahjuriba, juhtraudtee, summutuspaak, materiaalne korv, tiiglid, kiirgustoru, ahjuukseraam.

Katla komponendid: riivid, põleti otsik, soojusvaheti osad.

Keemia- ja naftakeemiatööstus: torude pragunemine, teisendused, kõrgtemperatuuriga klapi komponendid.

Tsemendiahju: Risti juhatus, vooderdi juhatus.

Klaasist töötleva tööstuse tööstus: lõõmutamine purgid, vormid.

Põletusahju: riiv, tuhaalus.

eelised ja puudused
Eelis:

Hea kõrge temperatuuriga oksüdatsiooniresistentsus ja kasvuresistentsus.

Võrreldes kuumakindla terasega on kulud madalamad.

Hea casting jõudlus, mis on võimeline tootma keerukate kujudega osi.

Teatud kulumiskindluse ja korrosioonikindluse tase (eriti kõrge kroomi tüüpi korral).

Hea termiline šokitakistus (mõned tüübid).

Puudused:

Tugevus, plastilisus ja sitkus on toatemperatuuril tavaliselt madalam kui kuumakindla terase oma.

Mõnedel kõrgel sulamistüüpidel, näiteks kõrge alumiiniumoksiidi malmist, on kehvad valamis- ja mehaanilised töötlemisomadused.

Kõrgtemperatuuriline tugevus (eriti libisetugevus) on tavaliselt madalam kui kõrgekvaliteedilistel kuumuskindlatel terastel ja kõrge temperatuuriga sulamid.

kokku võtma
Kuumakindlad malmist suudab tõhusalt vastu seista oksüdatsioonile ja "kasvu" kahjustustele kõrge temperatuuriga oksüdeerivates atmosfäärides, lisades spetsiifilisi legeerivaid elemente (peamiselt Si, CR, AL) ja kontrollides grafiidi morfoloogiat (eelistatavalt sfäärilist) ja maatriksi struktuuri (eelistatavalt ferriit või austeniit). See on ökonoomne ja usaldusväärne materjalivalik kõrgtemperatuuriliste komponentide, nagu tööstuslikud ahjud, katlad ja keemilised seadmed, temperatuurivahemikus 600 kraadi C kuni 1100 kraadi C.