Жаростійкі сталеві виливки за виплавлюваними моделями

Жаростійка сталь відноситься до сталі з високотемпературною стійкістю до окислення та високотемпературною міцністю.Стійкість до високотемпературного окислення є важливою умовою для забезпечення тривалої роботи заготовки при високій температурі.В окислювальному середовищі, наприклад при високій температурі повітря, кисень вступає в хімічну реакцію зі сталевою поверхнею, утворюючи різноманітні шари оксиду заліза.Оксидний шар дуже пухкий, втрачає початкові властивості сталі і легко відпадає.Щоб підвищити стійкість сталі до високотемпературного окислення, до сталі додають легуючі елементи для зміни структури оксиду.Зазвичай використовуваними легуючими елементами є хром, нікель, хром, кремній, алюміній тощо.Стійкість сталі до високотемпературного окислення пов'язана лише з хімічним складом.

Високотемпературна міцність означає здатність сталі витримувати механічні навантаження протягом тривалого часу при високих температурах.Існує два основні ефекти сталі під механічним навантаженням при високій температурі.Один — розм’якшення, тобто міцність зменшується з підвищенням температури.Другий — повзучість, тобто під дією постійної напруги величина пластичної деформації повільно зростає з часом.Пластична деформація сталі при високій температурі зумовлена ​​внутрішньозеренним і зернограничним ковзанням.Для підвищення високотемпературної міцності сталі зазвичай використовують методи легування.Тобто до сталі додають легуючі елементи, щоб покращити силу зв’язку між атомами та сформувати сприятливу структуру.Додавання хрому, молібдену, вольфраму, ванадію, титану тощо може зміцнити сталеву матрицю, підвищити температуру рекристалізації, а також може утворювати карбіди зміцнюючої фази або інтерметалічні сполуки, такі як Cr23C6, VC, TiC тощо. Ці зміцнюючі фази є стабільні при високих температурах, не розчиняються, не агрегують для зростання та зберігають свою твердість.Нікель додають в основному для отриманняаустеніт.Атоми в аустеніті розташовані щільніше, ніж у фериті, сила зв’язку між атомами сильніша, а дифузія атомів утруднена.Тому високотемпературна міцність аустеніту краща.Можна побачити, що жароміцність жароміцної сталі пов’язана не тільки з хімічним складом, а й з мікроструктурою.

Високолегований жаростійкийсталеві виливкишироко використовуються у випадках, коли робоча температура перевищує 650 ℃.Жаростійкі сталеві відливки відносяться до сталей, що працюють при високих температурах.Розробка жаростійкого сталевого лиття тісно пов’язана з технологічним прогресом різних галузей промисловості, таких як електростанції, котли, газові турбіни, двигуни внутрішнього згоряння та авіаційні двигуни.Через різні температури та напруги, що використовуються різними машинами та пристроями, а також різні середовища, типи використовуваної сталі також відрізняються.

Стандарти жароміцної литої сталі в різних країнах
1) Китайський стандарт
GB/T 8492-2002 "Технічні умови для жаростійких сталевих відливок" визначає марки та механічні властивості при кімнатній температурі різних жаростійких литих сталей.
2) Європейський стандарт
Стандарти EN 10295-2002 щодо жаростійкої литої сталі включають аустенітну жаростійку нержавіючу сталь, феритну жароміцну нержавіючу сталь і аустенітно-феритну дуплексну жароміцну нержавіючу сталь, а також сплави на основі нікелю та сплави на основі кобальту.
3) Американські стандарти
Хімічний склад, зазначений у стандарті ANSI/ASTM 297-2008 «Загальні промислові залізо-хромові, залізо-хром-нікелеві термостійкі сталеві відливки», є основою для прийняття, а випробування на механічні властивості проводять лише за запитом покупця на час оформлення замовлення.Інші американські стандарти, що стосуються жаростійкої литої сталі, включають ASTM A447/A447M-2003 та ASTM A560/560M-2005.
4) німецький стандарт
У DIN 17465 «Технічні умови для жароміцних сталевих відливок» окремо вказуються хімічний склад, механічні властивості при кімнатній температурі та високотемпературні механічні властивості різних марок жароміцної литої сталі.
5) Японський стандарт
Класи в JISG5122-2003 "Жаростійкі сталеві відливки" в основному такі ж, як і в американському стандарті ASTM.
6) Російський стандарт
ГОСТ 977-1988 містить 19 марок жароміцних литих сталей, у тому числі середньохромисті і високохромисті жаростійкі.

Вплив хімічного складу на термін служби жароміцної сталі
Існує досить багато хімічних елементів, які можуть впливати на термін служби жароміцної сталі.Ці ефекти проявляються у підвищенні стабільності структури, запобіганні окисленню, утворенні та стабілізації аустеніту та запобіганні корозії.Наприклад, рідкоземельні елементи, які є мікроелементами в жароміцній сталі, можуть значно підвищити стійкість сталі до окислення та змінити її термопластичність.Основними матеріалами жароміцної сталі та сплавів зазвичай є метали та сплави з відносно високою температурою плавлення, високою енергією активації самодифузії або низькою енергією дефекту упаковки.Різні жароміцні сталі і жароміцні сплави пред'являють дуже високі вимоги до процесу плавки, тому що наявність включень або певних металургійних дефектів у сталі знижує межу довговічності матеріалу.

Вплив передових технологій, таких як обробка розчином, на термін служби жароміцної сталі
Для металевих матеріалів використання різних процесів термічної обробки вплине на структуру та розмір зерна, тим самим змінюючи ступінь складності термічної активації.При аналізі руйнування виливків існує багато факторів, які призводять до руйнування, головним чином термічна втома призводить до виникнення та розвитку тріщин.Відповідно, існує низка факторів, які впливають на виникнення та поширення тріщин.Серед них надзвичайно важливим є вміст сірки, оскільки тріщини здебільшого розвиваються вздовж сульфідів.На вміст сірки впливає якість сировини та її плавлення.Для виливків, які працюють у захисній атмосфері водню, якщо водень містить сірководень, виливки будуть сульфуровані.По-друге, адекватність обробки розчину вплине на міцність і в'язкість виливка.