Karščiui atsparaus plieno liejiniai investicinio liejimo būdu

Karščiui atsparus plienas reiškia plieną, turintį atsparumą oksidacijai aukštoje temperatūroje ir atsparumą aukštai temperatūrai. Atsparumas oksidacijai aukštoje temperatūroje yra svarbi sąlyga, norint užtikrinti, kad ruošinys veiktų ilgą laiką aukštoje temperatūroje. Oksiduojančioje aplinkoje, pavyzdžiui, aukštos temperatūros ore, deguonis chemiškai reaguoja su plieno paviršiumi, sudarydamas įvairius geležies oksido sluoksnius. Oksido sluoksnis yra labai birus, praranda pirmines plieno savybes ir lengvai nukrenta. Siekiant pagerinti plieno atsparumą oksidacijai aukštoje temperatūroje, į plieną dedama legiravimo elementų, kad pakeistų oksido struktūrą. Dažniausiai naudojami legiravimo elementai yra chromas, nikelis, chromas, silicis, aliuminis ir pan. Plieno atsparumas oksidacijai aukštoje temperatūroje yra susijęs tik su chemine sudėtimi.

Stiprumas aukštoje temperatūroje reiškia plieno gebėjimą ilgą laiką išlaikyti mechanines apkrovas esant aukštai temperatūrai. Yra du pagrindiniai plieno poveikiai esant mechaninei apkrovai aukštoje temperatūroje. Vienas iš jų yra minkštėjimas, tai yra, stiprumas mažėja didėjant temperatūrai. Antrasis yra šliaužimas, tai yra, veikiant nuolatiniam įtempimui, plastinės deformacijos kiekis laikui bėgant lėtai didėja. Plastinę plieno deformaciją aukštoje temperatūroje sukelia intragranulinis slydimas ir grūdelių ribos slydimas. Norint pagerinti plieno atsparumą aukštai temperatūrai, dažniausiai naudojami legiravimo metodai. Tai reiškia, kad į plieną pridedami legiravimo elementai, siekiant pagerinti sukibimo jėgą tarp atomų ir sudaryti palankią struktūrą. Pridėjus chromo, molibdeno, volframo, vanadžio, titano ir kt., gali sutvirtinti plieno matrica, padidėti perkristalizacijos temperatūra, taip pat gali susidaryti stiprinamosios fazės karbidai arba intermetaliniai junginiai, tokie kaip Cr23C6, VC, TiC ir kt. Šios stiprinimo fazės yra stabilūs aukštoje temperatūroje, netirpsta, nesikaupia augti ir išlaiko savo kietumą. Nikelio dedama daugiausia siekiant gautiaustenitas. Austenite atomai išsidėstę tvirčiau nei ferite, surišimo jėga tarp atomų stipresnė, o atomų difuzija sunkesnė. Todėl austenito atsparumas aukštai temperatūrai yra geresnis. Matyti, kad karščiui atsparaus plieno stipris aukštoje temperatūroje yra susijęs ne tik su chemine sudėtimi, bet ir su mikrostruktūra.

Didelio lydinio karščiui atsparusplieno liejiniaiyra plačiai naudojami tais atvejais, kai darbinė temperatūra viršija 650 ℃. Karščiui atsparaus plieno liejiniai reiškia plieną, kuris veikia aukštoje temperatūroje. Karščiui atsparaus plieno liejinių kūrimas yra glaudžiai susijęs su įvairių pramonės sektorių, tokių kaip elektrinės, katilai, dujų turbinos, vidaus degimo varikliai ir aviaciniai varikliai, technologine pažanga. Dėl skirtingų temperatūrų ir įtempių, naudojamų įvairiose mašinose ir įrenginiuose, taip pat skirtingose ​​aplinkose, skiriasi ir naudojamos plieno rūšys.

Karščiui atsparaus plieno standartai įvairiose šalyse
1) Kinijos standartas
GB/T 8492-2002 „Karščiui atsparaus plieno liejinių techninės sąlygos“ nurodo įvairių karščiui atsparių lietinių plienų markes ir kambario temperatūros mechanines savybes.
2) Europos standartas
EN 10295-2002 karščiui atsparaus plieno standartai apima austenitinį karščiui atsparų nerūdijantį plieną, feritinį karščiui atsparų nerūdijantį plieną ir austenitinį-feritinį dupleksinį karščiui atsparų nerūdijantį plieną, taip pat nikelio ir kobalto lydinius.
3) Amerikos standartai
Cheminė sudėtis, nurodyta ANSI/ASTM 297-2008 „Bendrieji pramoniniai geležies-chromo, geležies-chromo-nikelio karščiui atsparaus plieno liejiniai“, yra priėmimo pagrindas, o mechaninių savybių bandymas atliekamas tik pirkėjui paprašius užsakymo laikas. Kiti Amerikos standartai, susiję su karščiui atspariu liejiniu plienu, yra ASTM A447/A447M-2003 ir ASTM A560/560M-2005.
4) Vokietijos standartas
DIN 17465 „Karščiui atsparaus plieno liejinių techninės sąlygos“ yra atskirai nurodyta įvairių karščiui atsparaus plieno rūšių cheminė sudėtis, mechaninės savybės kambario temperatūroje ir mechaninės savybės aukštoje temperatūroje.
5) Japonijos standartas
JISG5122-2003 "Karščiui atsparių plieno liejinių" klasės iš esmės yra tokios pačios kaip Amerikos standartinio ASTM.
6) Rusijos standartas
Yra 19 karščiui atsparaus plieno rūšių, nurodytų GOST 977-1988, įskaitant vidutinio chromo ir didelio chromo karščiui atsparų plieną.

Cheminės sudėties įtaka karščiui atsparaus plieno tarnavimo laikui
Yra gana įvairių cheminių elementų, kurie gali turėti įtakos karščiui atsparaus plieno tarnavimo laikui. Šis poveikis pasireiškia padidinant konstrukcijos stabilumą, užkertant kelią oksidacijai, formuojant ir stabilizuojant austenitą bei apsaugant nuo korozijos. Pavyzdžiui, retųjų žemių elementai, kurie yra karščiui atsparaus plieno mikroelementai, gali žymiai pagerinti plieno atsparumą oksidacijai ir pakeisti termoplastiškumą. Pagrindinės karščiui atsparaus plieno ir lydinių medžiagos paprastai pasirenka metalus ir lydinius, kurių lydymosi temperatūra yra aukšta, savaiminio difuzijos aktyvavimo energija arba maža krovimo gedimo energija. Įvairūs karščiui atsparūs plienai ir aukštos temperatūros lydiniai kelia labai aukštus reikalavimus lydymo procesui, nes pliene esantys intarpai ar tam tikri metalurginiai defektai sumažins medžiagos patvarumo ribą.

Pažangių technologijų, tokių kaip apdorojimas tirpalais, įtaka karščiui atsparaus plieno tarnavimo laikui
Skirtingų terminio apdorojimo procesų naudojimas metalinėms medžiagoms turės įtakos struktūrai ir grūdelių dydžiui, todėl pasikeis terminio aktyvinimo sudėtingumo laipsnis. Analizuojant liejimo gedimą, yra daug veiksnių, lemiančių gedimą, daugiausia terminis nuovargis sukelia įtrūkimų atsiradimą ir vystymąsi. Atitinkamai, yra keletas veiksnių, turinčių įtakos plyšių atsiradimui ir plitimui. Tarp jų sieros kiekis yra nepaprastai svarbus, nes įtrūkimai dažniausiai susidaro kartu su sulfidais. Sieros kiekiui įtakos turi žaliavų kokybė ir jų lydymas. Liejinių, kurie dirba apsauginėje vandenilio atmosferoje, jei vandenilyje yra sieros vandenilio, liejiniai bus sieros. Antra, tirpalo apdorojimo tinkamumas turės įtakos liejinio stiprumui ir kietumui.