Isıya dayanıklı dökme demir nedir?

Isıla dayanıklı dökme demir, yüksek sıcaklıkta (genellikle 600 derece C'nin üzerinde) uzun süreli çalışma için özel olarak tasarlanmış bir tür dökme demir malzemesidir ve iyi performansı korumaktadır. Sıradan dökme demirden farklı olarak, etkili bir şekilde direnebilir:

Oksidasyon (soyulma): Yüksek sıcaklıkta oksitleyici bir atmosferde (hava gibi), yoğun, stabil ve oldukça yapışkan bir oksit filmi (Sio ₂, al ₂ o ∝, cr ₂ o ∝), oksijenin iç kısmı dağıtmaya ve korolara devam etmesini önlemek için yüzeyde oluşur.

Büyüme: Bu, yüksek sıcaklıklarda sıradan dökme demirin ölümcül zayıflığıdır. Tekrarlanan ısıtma ve soğutma sırasında, iç oksidasyon (grafit tabakaları veya tane sınırları boyunca oksijen infiltrasyonu), grafitizasyon (çimentitin grafite ayrışması), faz dönüşümü (ferrit\/östenit dönüşümü) vb. Isıya dayanıklı dökme demir, alaşım ve mikroyapı kontrolü yoluyla "büyüme" olgusunu büyük ölçüde bastırır.

Isı direnci mekanizmanın anahtarı
Alaşım elemanları: Isı direnci esas olarak silikon (SI), krom (CR), alüminyum (AL) vb.

Silicon (Si): It is the lowest cost and most widely used heat-resistant element. High silicon cast iron (>% 5 Si) yüzeyinde yoğun bir sio ₂ koruyucu film oluşturur. Silikon ayrıca faz geçiş noktasını artırabilir, faz geçiş stresini azaltabilir ve ferrit matrisini stabilize edebilir (ferrit, pearlit\/çimentodan daha iyi ısı direncine sahiptir).

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) mükemmel ısı direncine sahiptir.

Alüminyum (AL): Mükemmel oksidasyon direncine sahip yoğun ve güçlü bir AL o ∝ koruyucu film oluşturur. Alüminyum aynı zamanda güçlü bir ferrit şekillendirme elemanıdır. Yüksek alümina dökme demir olağanüstü ısı direncine sahiptir, ancak döküm ve mekanik işleme özellikleri zayıftır.

Nikel (Ni): Esas olarak yüksek sıcaklık mukavemetini, tokluğu, ısı yorgunluğu direncini ve korozyon direncini iyileştirmek ve östenitik yapıyı stabilize etmek için östenitik ısıya dayanıklı dökme demirde (NI direnç serisi gibi) kullanılır.

Grafit Morfolojisi: Küresel grafit (nodüler dökme demir), pul grafitten (gri dökme demir) daha yüksek mukavemete ve tokluğa sahiptir ve grafit izole edilir ve dağıtılır, kanalların grafit pullarından geçmesi ve büyüme direnclerini önemli ölçüde iyileştirmesi için kanalların azalmasıdır. Bu nedenle, ısıya dirençli sünek demirin uygulanması, ısıya dayanıklı gri dökme demirinkini çok aşmaktadır.

Matris Yapısı: Ferrit matris, ısıtma ve soğutma, küçük hacim değişimi ve iyi büyüme direnci sırasında faz dönüşümü (veya yüksek fazlı dönüşüm sıcaklığı) eksikliği nedeniyle ısıya dayanıklı dökme demir için en sık kullanılan matris yapısıdır. Östenitik matris yüksek sıcaklıklarda stabildir ve aynı zamanda iyi büyüme direncine ve yüksek sıcaklık mukavemetine sahiptir.

Ana türler (alaşım öğeleri ve standartlara göre sınıflandırılır)
Yüksek silikon ısıya dayanıklı dökme demir: RTSI5 (≈% 5 SI), RQTSI5 (sünek demir) gibi. 900 derece C.'nin altında düşük maliyetli, iyi antioksidan ve büyüme direnci yaygın olarak kullanılır.

Silikon alüminyum ısıya dirençli dökme demir: rqtsi4al1 (sünek demir, ≈% 4 Si +1} al) gibi. Alüminyum eklenmesi koruyucu filmin yoğunluğunu iyileştirir ve ısıya dayanıklı sıcaklık 950-1050 derecesine ulaşabilir.

Alüminyum silikon ısıya dirençli dökme demir: RQTAI4SI4 (sünek demir, ≈% 4 al +4}% si), rtai5si5 (gri demir). Isıya dayanıklı sıcaklık 1100 dereceye ulaşabilir, ancak döküm ve işleme performansı zayıftır.

Yüksek krom ısıya dayanıklı dökme demir: RQTCR16 (sünek demir, ≈% 16 Cr), RTCR16 (gri demir) gibi. Bir Cr ₂ O ∝ koruyucu film oluşturarak, mükemmel oksidasyon direncine, yüksek sıcaklık mukavemetine sahiptir ve 900-1100 derecesine kadar sıcaklıklara dayanabilir. Ayrıca iyi aşınma direncine sahiptir.

Nikel bazlı östenitik ısıya dirençli dökme demir: d -5 s (ni direnç d -5 s, ni, cr, cu, vb.). Östenitik matris, zorlu durumlarda yaygın olarak kullanılan 950 dereceden C.'nin üzerinde bir ısı direnci sıcaklığı ile mükemmel yüksek sıcaklık mukavemeti, tokluk, ısı yorgunluğu direnci ve korozyon direncine sahiptir.

Ana Uygulama Alanları
Isıya dayanıklı dökme demir, yüksek sıcaklık direnci gerektiren endüstriyel ekipman bileşenlerinde yaygın olarak kullanılır, örneğin:

Isıtma Fırını ve Isıya Karşı Fırın: Fırın Alt Plakası, Fırın Çubuğu, Kılavuz Rayı, Musturma Tankı, Malzeme Sepeti, Pot, Radyasyon Tüpü, Fırın Kapı Çerçevesi.

Kazan Bileşenleri: Medar, brülör nozumu, ısı değiştirici parçaları.

Kimyasal ve petrokimya endüstrileri: Çatlama boru destekleri, dönüşüm boruları, yüksek sıcaklık valf bileşenleri.

Çimento fırın: rendeleme tahtası, astar tahtası.

Cam İmalat Endüstrisi: Tavlama Kutuları, Kalıplar.

Yakma fırını: ration, kül tepsisi.

avantajlar ve dezavantajlar
Avantaj:

İyi yüksek sıcaklık oksidasyon direnci ve büyüme direnci.

Isıya dayanıklı çelik ile karşılaştırıldığında, maliyet daha düşüktür.

Parçaları karmaşık şekillerle üretebilen iyi döküm performansı.

Belirli bir aşınma direnci ve korozyon direnci seviyesi (özellikle yüksek krom tipleri için).

İyi termal şok direnci (bazı tipler).

Dezavantajlar:

Oda sıcaklığında mukavemet, plastisite ve tokluk genellikle ısıya dayanıklı çelikten daha düşüktür.

Yüksek alümina dökme demir gibi bazı yüksek alaşım tipleri zayıf döküm ve mekanik işleme özelliklerine sahiptir.

Yüksek sıcaklık mukavemeti (özellikle sürünme mukavemeti) genellikle yüksek dereceli ısıya dayanıklı çeliklerden ve yüksek sıcaklık alaşımlarından daha düşüktür.

özetlemek
Isıya dayanıklı dökme demir, spesifik alaşım elemanları (esas olarak Si, Cr, AL) ekleyerek ve grafit morfolojisi (tercihen küresel) ve matris yapısını (tercihen ferrit veya austenit) kontrol ederek yüksek sıcaklık oksitleyici atmosferlerde oksidasyona ve "büyüme" hasarına etkili bir şekilde direnebilir. 600 derece C ila 1100 derece sıcaklık aralığında endüstriyel fırınlar, kazanlar ve kimyasal ekipmanlar gibi yüksek sıcaklık bileşenlerinin üretimi için ekonomik ve güvenilir bir malzeme seçimidir. Spesifik çalışma sıcaklığı, atmosfer, stres koşulları ve maliyet gereksinimlerine göre, farklı ısıya dayanıklı dökme demir türleri (yüksek silikon, silikon alüminum, yüksek kromi, seçilen, seçilebilir).