Fundes d'acer resistents a la calor per procés de fosa d'inversió

L'acer resistent a la calor es refereix a l'acer amb resistència a l'oxidació a alta temperatura i resistència a alta temperatura. La resistència a l'oxidació a alta temperatura és una condició important per garantir que la peça funcioni durant molt de temps a alta temperatura. En un entorn oxidant com l'aire a alta temperatura, l'oxigen reacciona químicament amb la superfície d'acer per formar una varietat de capes d'òxid de ferro. La capa d'òxid és molt fluixa, perd les característiques originals de l'acer i és fàcil de caure. Per millorar la resistència a l'oxidació a alta temperatura de l'acer, s'afegeixen elements d'aliatge a l'acer per canviar l'estructura de l'òxid. Els elements d'aliatge utilitzats habitualment són crom, níquel, crom, silici, alumini, etc. La resistència a l'oxidació a alta temperatura de l'acer només està relacionada amb la composició química.

La resistència a alta temperatura es refereix a la capacitat de l'acer de suportar càrregues mecàniques durant molt de temps a altes temperatures. Hi ha dos efectes principals de l'acer sota càrrega mecànica a alta temperatura. Un és el suavització, és a dir, la força disminueix amb l'augment de la temperatura. El segon és la fluència, és a dir, sota l'acció d'una tensió constant, la quantitat de deformació plàstica augmenta lentament amb el temps. La deformació plàstica de l'acer a alta temperatura és causada pel lliscament intragranular i el lliscament del límit del gra. Per millorar la resistència a alta temperatura de l'acer, s'acostumen a utilitzar mètodes d'aliatge. És a dir, s'afegeixen elements d'aliatge a l'acer per millorar la força d'unió entre els àtoms i formar una estructura favorable. L'addició de crom, molibdè, tungstè, vanadi, titani, etc., pot enfortir la matriu d'acer, augmentar la temperatura de recristal·lització i també pot formar carburs de fase d'enfortiment o compostos intermetàl·lics, com ara Cr23C6, VC, TiC, etc. Aquestes fases d'enfortiment són estables a altes temperatures, no es dissolen, no s'agreguen per créixer i mantenen la seva duresa. El níquel s'afegeix principalment per obtenir-loaustenita. Els àtoms de l'austenita estan disposats més estrets que la ferrita, la força d'enllaç entre els àtoms és més forta i la difusió dels àtoms és més difícil. Per tant, la resistència a alta temperatura de l'austenita és millor. Es pot veure que la resistència a alta temperatura de l'acer resistent a la calor no només està relacionada amb la composició química, sinó també amb la microestructura.

Resistent a la calor d'alt aliatgepeces de fosa d'acers'utilitzen àmpliament en ocasions en què la temperatura de treball supera els 650 ℃. Les foses d'acer resistents a la calor es refereixen als acers que treballen a altes temperatures. El desenvolupament de peces de fosa d'acer resistent a la calor està estretament relacionat amb el progrés tecnològic de diversos sectors industrials com centrals elèctriques, calderes, turbines de gas, motors de combustió interna i motors aerodinàmics. A causa de les diferents temperatures i tensions utilitzades per diverses màquines i dispositius, així com diferents ambients, els tipus d'acer utilitzats també són diferents.

Normes d'acer fos resistent a la calor en diferents països
1) Estàndard xinès
GB/T 8492-2002 "Condicions tècniques per a peces de fosa d'acer resistent a la calor" especifica els graus i les propietats mecàniques a temperatura ambient de diversos acers fosos resistents a la calor.
2) Estàndard europeu
Les normes EN 10295-2002 d'acer fos resistent a la calor inclouen acer inoxidable resistent a la calor austenític, acer inoxidable resistent a la calor ferrític i acer inoxidable resistent a la calor dúplex austenític-ferrític, així com aliatges a base de níquel i aliatges a base de cobalt.
3) Normes americanes
La composició química especificada a ANSI/ASTM 297-2008 "Fundes d'acer resistents a la calor industrial general de ferro-crom, ferro-crom-níquel" és la base per a l'acceptació, i la prova de rendiment mecànic només es realitza quan el comprador ho sol·licita a el moment de la comanda. Altres estàndards nord-americans que impliquen acer fos resistent a la calor inclouen ASTM A447/A447M-2003 i ASTM A560/560M-2005.
4) Estàndard alemany
A la norma DIN 17465 "Condicions tècniques per a peces de fosa d'acer resistent a la calor", s'especifiquen per separat la composició química, les propietats mecàniques a temperatura ambient i les propietats mecàniques d'alta temperatura de diversos graus d'acer fos resistent a la calor.
5) Estàndard japonès
Els graus de JISG5122-2003 "Fotos d'acer resistents a la calor" són bàsicament els mateixos que l'estàndard nord-americà ASTM.
6) Estàndard rus
Hi ha 19 graus d'acer fos resistent a la calor especificats a GOST 977-1988, inclosos els acers resistents a la calor de crom mitjà i alt.

La influència de la composició química en la vida útil de l'acer resistent a la calor
Hi ha una gran varietat d'elements químics que poden afectar la vida útil de l'acer resistent a la calor. Aquests efectes es manifesten en la millora de l'estabilitat de l'estructura, la prevenció de l'oxidació, la formació i l'estabilització de l'austenita i la prevenció de la corrosió. Per exemple, els elements de terres rares, que són oligoelements en acer resistent a la calor, poden millorar significativament la resistència a l'oxidació de l'acer i canviar la termoplasticitat. Els materials bàsics d'acer i aliatges resistents a la calor solen triar metalls i aliatges amb un punt de fusió relativament alt, una alta energia d'activació d'autodifusió o una baixa energia de falla d'apilament. Diversos acers resistents a la calor i aliatges d'alta temperatura tenen requisits molt elevats en el procés de fosa, perquè la presència d'inclusions o certs defectes metal·lúrgics en l'acer reduirà el límit de resistència del material.

La influència de la tecnologia avançada, com ara el tractament de la solució, en la vida útil de l'acer resistent a la calor
Per als materials metàl·lics, l'ús de diferents processos de tractament tèrmic afectarà l'estructura i la mida del gra, canviant així el grau de dificultat de l'activació tèrmica. En l'anàlisi de la fallada de la fosa, hi ha molts factors que condueixen a la fallada, principalment la fatiga tèrmica condueix a l'inici i desenvolupament de fissures. En conseqüència, hi ha una sèrie de factors que afecten l'inici i la propagació de les esquerdes. Entre ells, el contingut de sofre és extremadament important perquè les esquerdes es desenvolupen majoritàriament al llarg dels sulfurs. El contingut de sofre es veu afectat per la qualitat de les matèries primeres i la seva fosa. Per a peces de fosa que treballen sota una atmosfera protectora d'hidrogen, si l'hidrogen conté sulfur d'hidrogen, les peces de fosa seran sulfurades. En segon lloc, l'adequació del tractament de la solució afectarà la força i la duresa de la fosa.