מהו ברזל יצוק עמיד בחום?

ברזל יצוק עמיד בחום הוא סוג של חומר ברזל יצוק המיועד באופן ספציפי להפעלה לטווח הארוך בטמפרטורה גבוהה (בדרך כלל מעל 600 מעלות צלזיוס) ושמירה על ביצועים טובים. שלא כמו ברזל יצוק רגיל, הוא יכול להתנגד ביעילות:

חמצון (פילינג): באטמוספירה מחמצנת בטמפרטורה גבוהה (כמו אוויר), סרט תחמוצת צפוף, יציב ומדבק מאוד (כמו Sio ₂, al ₂ o ∝, cr ₂ ∝) נוצר על פני השטח כדי למנוע את המשך החמצן להתפזר ולהתאחד את הפנים.

צמיחה: זוהי החולשה הקטלנית של ברזל יצוק רגיל בטמפרטורות גבוהות. במהלך חימום וקירור חוזרים ונשנים, גורמים כמו חמצון פנימי (הסתננות חמצן לאורך גיליונות גרפיט או גבולות תבואה), גרפיטיזציה (פירוק מלטית לגרפיט), טרנספורמציה שלב (פריט\/טרנספורמציה של אוסטניט), וכו '. ברזל יצוק עמיד בחום מדכא מאוד את התופעה של "צמיחה" באמצעות סגסוגת ובקרת מיקרו -מבנה.

המפתח למנגנון התנגדות לחום
אלמנטים של סגסוגת: עמידות בפני חום מושגת בעיקר על ידי הוספת אלמנטים כמו סיליקון (SI), כרום (CR), אלומיניום (AL) וכו '.

Silicon (Si): It is the lowest cost and most widely used heat-resistant element. High silicon cast iron (>5% Si) יוצר סרט מגן צפוף של Sio ₂ על פני השטח שלו. סיליקון יכול גם להגדיל את נקודת המעבר שלב, להפחית את לחץ המעבר שלב ולייצב את מטריצת הפריט (לפריט יש עמידות טובה יותר לחום מאשר פרלייט\/מלט).

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) בעלת עמידות חום מצוינת.

אלומיניום (AL): יוצר סרט מגן צפוף וחזק, עם עמידות בפני חמצון מעולה. אלומיניום הוא גם אלמנט חזק ויוצר פריט. לברזל יצוק גבוה באלומינה יש עמידות חום יוצאת מן הכלל, אך תכונות היציקה והעיבוד המכניות שלו גרועות.

ניקל (NI): משמש בעיקר בברזל יצוק עמיד בחום אוסטניטי (כמו סדרות התנגדות Ni) כדי לשפר את חוזק הטמפרטורה הגבוהה, קשיחות, עמידות לעייפות חום ועמידות בפני קורוזיה, ולייצב מבנה אוסטניטי.

מורפולוגיה גרפיט: גרפיט כדורי (ברזל יצוק נודולרי) הוא בעל חוזק וקשיחות גבוהות יותר מאשר גרפיט פתית (ברזל יצוק אפור), והגרפיט מבודד ומופץ, ומפחית את הערוצים לחמצן לחדור דרך פתיתי הגרפיט ושיפור משמעותי בהתנגדות הצמיחה שלהם. לפיכך, יישום ברזל רקיע עמיד בחום עולה בהרבה על זה של ברזל יצוק אפור עמיד בחום.

מבנה מטריקס: מטריצת פריט היא מבנה המטריצה ​​הנפוץ ביותר עבור ברזל יצוק עמיד בחום בגלל חוסר טרנספורמציית הפאזה שלו (או טמפרטורת טרנספורמציה גבוהה) במהלך חימום וקירור, שינוי נפח קטן ועמידות טובה לצמיחה. מטריצה ​​אוסטניטית יציבה בטמפרטורות גבוהות ויש לה גם עמידות טובה לצמיחה וכוח טמפרטורה גבוהה.

סוגים עיקריים (מסווגים על ידי אלמנטים וסטנדרטים של סגסוגת)
ברזל יצוק עמיד בחום סיליקון גבוה: כגון RTSI5 (≈ 5% SI), RQTSI5 (ברזל רקיע). עלות נמוכה, נוגד חמצון טוב ועמידות לצמיחה מתחת ל 900 מעלות C. בשימוש נרחב.

ברזל יצוק עמיד בפני אלומיניום סיליקון: כגון rqtsi4al1 (ברזל רקיע, ≈ 4% si +1% al). תוספת של אלומיניום משפרת את צפיפות סרט המגן, והטמפרטורה העמידה בחום יכולה להגיע לתואר 950-1050 C.

אלומיניום סיליקון ברזל יצוק עמיד בחום: כגון rqtai4si4 (ברזל רקיע, ≈ 4% al +4% si), rtai5si5 (ברזל אפור). הטמפרטורה העמידה בחום יכולה להגיע ליותר מ 1100 מעלות צלזיוס, אך ביצועי הליהוק והעיבוד הם ירודה.

ברזל יצוק עמיד בחום כרום גבוה: כמו RQTCR16 (ברזל רקיע, ≈ 16% CR), RTCR16 (ברזל אפור). ביצירת סרט מגן Cr ₂ O ∝, יש לו עמידות בפני חמצון מצוינת, חוזק טמפרטורה גבוהה, ויכול לעמוד בטמפרטורות עד 900-1100 מידה C. יש לו גם עמידות בפני שחיקה טובה.

ברזל יצוק עמיד-חום מבוסס ניקל מבוסס ניקל: כגון d -5 s (ni assist d -5 s, המכיל ni, cr, cu וכו '). למטריקס אוסטניטי יש חוזק מצוין בטמפרטורה גבוהה, קשיחות, עמידות לעייפות חום ועמידות בפני קורוזיה, עם טמפרטורת התנגדות לחום של מעל 950 מעלות C. משמשת בדרך כלל במצבים תובעניים.

אזורי יישום עיקריים
ברזל יצוק עמיד בחום נמצא בשימוש נרחב ברכיבי ציוד תעשייתי הדורשים עמידות לטמפרטורה גבוהה, כגון:

תנור חימום וטיפול בחום תנור: צלחת תחתית תנור, בר תנור, מעקה מדריך, מיכל עמום, סל חומר, כור היתוך, צינור קרינה, מסגרת דלת תנור.

רכיבי דוד: סורג, זרבובית מבער, חלקי מחליף חום.

תעשיות כימיות ופטרוכימיות: תומכי צינורות פיצוח, צינורות המרה, רכיבי שסתום בטמפרטורה גבוהה.

כבשן מלט: לוח גירוד, לוח בטנה.

תעשיית ייצור זכוכית: חישול פחיות, תבניות.

משרפה: מגש, מגש אפר.

יתרונות וחסרונות
יִתרוֹן:

עמידות טובה לחמצון בטמפרטורה גבוהה ועמידות לצמיחה.

בהשוואה לפלדה עמידה בחום, העלות נמוכה יותר.

ביצועי יציקה טובים, המסוגלים לייצר חלקים עם צורות מורכבות.

רמה מסוימת של עמידות בלאי ועמידות בפני קורוזיה (במיוחד לסוגי כרום גבוהים).

התנגדות טובה לזעזוע תרמי (סוגים מסוימים).

חסרונות:

הכוח, הפלסטיות והקשיחות בטמפרטורת החדר בדרך כלל נמוכים מאלה של פלדה עמידה בחום.

יש כמה סוגי סגסוגות גבוהות, כמו ברזל יצוק גבוה באלומינה, יש תכונות ליהוק ועיבוד מכניות גרועות.

חוזק הטמפרטורה הגבוהה (במיוחד חוזק הזחילה) הוא בדרך כלל נמוך מזה של פלדות עמידות בחום בדרגה גבוהה וסגסוגות בטמפרטורה גבוהה.

לְסַכֵּם
ברזל יצוק עמיד בחום יכול להתנגד ביעילות לחמצון ולנזק "צמיחה" באטמוספרות מחמצנות בטמפרטורה גבוהה על ידי הוספת יסודות סגסוגת ספציפיים (בעיקר SI, CR, AL) ובקרה על המורפולוגיה הגרפיט (רצוי כדורי) ומבנה מטריצה ​​(רצוי פריט או אוסטניט). זוהי בחירה חומרית כלכלית ואמינה לייצור רכיבים בטמפרטורה גבוהה כמו תנורים תעשייתיים, דוודים וציוד כימי בטווח הטמפרטורה של 600 מעלות C עד 1100 מעלות C. על פי טמפרטורת עבודה ספציפית, אטמוספרה, תנאי לחץ ודרישות עלות, סוגים שונים של ברזל יצוק חום (סיליקון גבוה, אלומיניום סיליקון, כרומיום גבוה, וכו ').