Värmebeständigt stålgjutgods genom investeringsgjutningsprocess

Värmebeständigt stål avser stål med hög temperatur oxidationsbeständighet och hög temperaturhållfasthet.Oxidationsbeständighet vid hög temperatur är en viktig förutsättning för att säkerställa att arbetsstycket arbetar under lång tid vid hög temperatur.I en oxiderande miljö som högtemperaturluft reagerar syre kemiskt med stålytan för att bilda en mängd olika järnoxidskikt.Oxidskiktet är mycket löst, förlorar stålets ursprungliga egenskaper och är lätt att falla av.För att förbättra stålets oxidationsbeständighet vid hög temperatur, tillsätts legeringselement till stålet för att ändra oxidstrukturen.Vanligt använda legeringselement är krom, nickel, krom, kisel, aluminium och så vidare.Stålets höga temperaturoxidationsbeständighet är endast relaterad till den kemiska sammansättningen.

Högtemperaturhållfasthet hänvisar till stålets förmåga att tåla mekaniska belastningar under lång tid vid höga temperaturer.Det finns två huvudeffekter av stål under mekanisk belastning vid hög temperatur.Den ena är uppmjukning, det vill säga styrkan minskar med ökande temperatur.Den andra är krypning, det vill säga under inverkan av konstant stress ökar mängden plastisk deformation långsamt med tiden.Den plastiska deformationen av stål vid hög temperatur orsakas av intragranulär glidning och korngränsglidning.För att förbättra stålets högtemperaturhållfasthet används vanligtvis legeringsmetoder.Det vill säga att legeringselement tillsätts stålet för att förbättra bindningskraften mellan atomer och bilda en gynnsam struktur.Tillsats av krom, molybden, volfram, vanadin, titan etc. kan stärka stålmatrisen, öka omkristallisationstemperaturen och kan även bilda förstärkningsfaskarbider eller intermetalliska föreningar, såsom Cr23C6, VC, TiC, etc. Dessa förstärkningsfaser är stabila vid höga temperaturer, löses inte upp, aggregeras inte för att växa och bibehåller sin hårdhet.Nickel tillsätts främst för att erhållaaustenit.Atomerna i austenit är ordnade tätare än ferrit, bindningskraften mellan atomerna är starkare och diffusionen av atomer är svårare.Därför är högtemperaturhållfastheten hos austenit bättre.Det kan ses att högtemperaturhållfastheten hos värmebeständigt stål inte bara är relaterad till den kemiska sammansättningen, utan också relaterad till mikrostrukturen.

Höglegerad värmebeständigstålgjutgodsanvänds ofta i tillfällen där arbetstemperaturen överstiger 650 ℃.Värmebeständigt stålgjutgods avser stål som arbetar vid höga temperaturer.Utvecklingen av värmebeständiga stålgjutgods är nära relaterad till de tekniska framstegen inom olika industrisektorer såsom kraftverk, pannor, gasturbiner, förbränningsmotorer och flygmotorer.På grund av de olika temperaturer och spänningar som används av olika maskiner och anordningar, samt olika miljöer, är också de ståltyper som används olika.

Standarder för värmebeständigt gjutstål i olika länder
1) Kinesisk standard
GB/T 8492-2002 "Tekniska villkor för värmebeständigt stålgjutgods" specificerar kvaliteterna och de mekaniska egenskaperna vid rumstemperatur hos olika värmebeständiga gjutna stål.
2) Europeisk standard
EN 10295-2002 värmebeständigt gjutstålstandarder inkluderar austenitiskt värmebeständigt rostfritt stål, ferritiskt värmebeständigt rostfritt stål och austenitiskt-ferritiskt duplex värmebeständigt rostfritt stål, såväl som nickelbaserade legeringar och koboltbaserade legeringar.
3) Amerikanska standarder
Den kemiska sammansättningen som anges i ANSI/ASTM 297-2008 "General Industrial Iron-Chromium, Iron-Chromium-Nickel Heat-resistant Steel Castings" ligger till grund för acceptans, och det mekaniska prestandatestet utförs endast när köparen begär det kl. tidpunkten för beställning.Andra amerikanska standarder som involverar värmebeständigt gjutstål inkluderar ASTM A447/A447M-2003 och ASTM A560/560M-2005.
4) Tysk standard
I DIN 17465 "Technical Conditions for Heat Resistant Steel Castings" specificeras den kemiska sammansättningen, mekaniska egenskaperna vid rumstemperatur och högtemperaturmekaniska egenskaper för olika värmebeständiga gjutstålsorter separat.
5) Japansk standard
Betygen i JISG5122-2003 "Heat-resistant Steel Castings" är i princip desamma som den amerikanska standarden ASTM.
6) Rysk standard
Det finns 19 värmebeständiga gjutna stålsorter specificerade i GOST 977-1988, inklusive värmebeständigt stål med medelhög krom och högkrom.

Den kemiska sammansättningens inverkan på livslängden för värmebeständigt stål
Det finns en mängd olika kemiska element som kan påverka livslängden för värmebeständigt stål.Dessa effekter manifesteras i att förbättra strukturens stabilitet, förhindra oxidation, bilda och stabilisera austenit och förhindra korrosion.Till exempel kan sällsynta jordartsmetaller, som är spårämnen i värmebeständigt stål, avsevärt förbättra stålets oxidationsbeständighet och förändra termoplasticiteten.Grundmaterialen i värmebeständigt stål och legeringar väljer i allmänhet metaller och legeringar med relativt hög smältpunkt, hög självdiffusionsaktiveringsenergi eller låg staplingsfelenergi.Olika värmebeständiga stål och högtemperaturlegeringar ställer mycket höga krav på smältprocessen, eftersom förekomsten av inneslutningar eller vissa metallurgiska defekter i stålet kommer att minska materialets uthållighetsgräns.

Inverkan av avancerad teknik såsom lösningsbehandling på livslängden för värmebeständigt stål
För metallmaterial kommer användningen av olika värmebehandlingsprocesser att påverka strukturen och kornstorleken och därigenom ändra svårighetsgraden för termisk aktivering.I analysen av gjutningsfel är det många faktorer som leder till felet, främst termisk utmattning leder till sprickinitiering och utveckling.På motsvarande sätt finns det en rad faktorer som påverkar initieringen och spridningen av sprickor.Bland dem är svavelhalten extremt viktig eftersom sprickorna mestadels utvecklas längs sulfider.Svavelhalten påverkas av kvaliteten på råvarorna och deras smältning.För gjutgods som arbetar under en skyddande atmosfär av väte, om svavelväte finns i vätet, kommer gjutgodset att sulfuriseras.För det andra kommer lämpligheten av lösningsbehandling att påverka styrkan och segheten hos gjutgodset.