Was ist hitzebeständiges Gusseisen?

Hitzebeständiges Gusseisen ist eine Art Gusseisenmaterial, das speziell für den langfristigen Betrieb in hohen Temperaturen (normalerweise über 600 Grad C) Umgebungen ausgelegt ist und eine gute Leistung aufrechterhält. Im Gegensatz zu gewöhnlichem Gusseisen kann es effektiv widerstehen:

Oxidation (Peeling): In einer Hochtemperatur-oxidierenden Atmosphäre (wie Luft) wird auf der Oberfläche ein dichtes, stabiles und hochklebbares Oxidfilm (z.

Wachstum: Dies ist die tödliche Schwäche gewöhnlicher Gusseisen bei hohen Temperaturen. Während wiederholter Erwärmung und Kühlung, Faktoren wie interner Oxidation (Sauerstoffinfiltration entlang von Graphitblättern oder Korngrenzen), Graphitisierung (Zersetzung von Zementit in Graphit), Phasentransformation (Ferrit/Austenittransformation) usw. verursachen irreversible Volumenausdehnung ({{0} -% oder sogar höher). Hitzebeständiges Gusseisen unterdrückt das Phänomen des "Wachstums" durch Legierung und Mikrostrukturkontrolle stark.

Der Schlüssel zum Wärmewiderstandsmechanismus
Legierungselemente: Wärmewiderstand wird hauptsächlich durch Hinzufügen von Elementen wie Silizium (Si), Chrom (CR), Aluminium (Al) usw. erreicht.

Silicon (Si): It is the lowest cost and most widely used heat-resistant element. High silicon cast iron (>5% Si) bildet einen dichten SiO -Schutzfilm auf seiner Oberfläche. Silizium kann auch den Phasenübergangspunkt erhöhen, die Phasenübergangsspannung verringern und die Ferritmatrix stabilisieren (Ferrit hat eine bessere Wärmewiderstand als Pearlit/Zementit).

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) hat einen hervorragenden Wärmebeständigkeit.

Aluminium (Al): bildet einen dichten und starken Al ₂ O ∝ -Schutzfilm mit ausgezeichneter Oxidationsresistenz. Aluminium ist auch ein starkes Ferritformelement. Das Gusseisen mit hohem Aluminiumoxid hat einen hervorragenden Wärmebeständigkeit, aber seine Guss- und mechanischen Verarbeitungseigenschaften sind schlecht.

Nickel (NI): Hauptsächlich in austenitisch hitzebeständigem Gusseisen (wie Ni-Resist-Serie) zur Verbesserung der Hochtemperaturfestigkeit, der Zähigkeit, der Wärmeermüdungsresistenz und der Korrosionsbeständigkeit und zur Stabilisierung der austenitischen Struktur.

Graphitmorphologie: Kugelgraphit (Knotenguss) hat eine höhere Festigkeit und Zähigkeit als Flockengrafit (graues Gusseisen), und Graphit wird isoliert und verteilt, wodurch die Kanäle für Sauerstoff durch die Graphitflocken reduziert werden und ihre Wachstumsresistenz signifikant verbessern. Daher übersteigt die Anwendung von hitzebeständigem duktilem Eisen bei weitem das von hitzebeständigem grauem Gusseisen.

Matrixstruktur: Die Ferritmatrix ist die am häufigsten verwendete Matrixstruktur für hitzebeständiges Gusseisen aufgrund des Mangels an Phasentransformation (oder hoher Phasentransformationstemperatur) während des Erhitzens und Abkühlens, der Änderung des kleinen Volumens und des guten Wachstumsbeständigkeit. Die austenitische Matrix ist bei hohen Temperaturen stabil und hat auch eine gute Wachstumsresistenz und Hochtemperaturstärke.

Haupttypen (durch Legierungselemente und Standards klassifiziert)
Hoch siliconischem-resistentes Gusseisen: RTSI5 (≈ 5% Si), RQTSI5 (duktiles Eisen). Niedrige Kosten, gutes Antioxidationsmittel und Wachstumsresistenz unter 900 Grad C. weit verbreitet.

Silizium-Aluminium-Wärme-resistantes Gusseisen: wie rqtsi4al1 (duktiles Eisen, 4% Si +1% Al). Die Zugabe von Aluminium verbessert die Dichte des Schutzfilms, und die hitzebeständige Temperatur kann 950-1050 Grad C. erreichen C.

Aluminium Silicon Wärmeresistantes Gusseisen: wie rqtai4si4 (duktiles Eisen, 4% Al +4% Si), rtai5si5 (graues Eisen). Die hitzebeständige Temperatur kann über 1100 Grad C erreichen, aber die Guss- und Verarbeitungsleistung ist schlecht.

Hochchrom-Wärme-resistentes Gusseisen: RQTCR16 (duktiles Eisen, ≈ 16% CR), RTCR16 (graues Eisen). Wenn er einen Schützer bildet, hat es eine hervorragende Oxidationsresistenz, hohe Temperaturfestigkeit und kann den Temperaturen bis zu 900-1100 Grad Ciden. Es hat auch eine gute Verschleißfestigkeit.

Nickel basiert auf austenitisch hitzebeständigem Gusseisen: wie d -5 s (ni Resist d -5 s, mit Ni, Cr, Cu usw.). Die austenitische Matrix hat eine ausgezeichnete Hochtemperaturfestigkeit, Zähigkeit, Wärmeermüdungsbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit, wobei eine Wärmefestigkeitstemperatur von über 950 Grad C. häufig in anspruchsvollen Situationen verwendet wird.

Hauptantragsbereiche
Hitzebeständiges Gusseisen wird in Industriegerätekomponenten, die einen hohen Temperaturwiderstand erfordern, häufig eingesetzt:

Heizofen- und Hitzebehandlungsofen: Ofenbodenschild, Ofenstange, Führungsschiene, Muffentank, Materialkorb, Tiegel, Strahlungsrohr, Ofen -Türrahmen.

Kesselkomponenten: Rost, Brennerdüse, Wärmetauscherteile.

Chemische und petrochemische Industrie: Rissrohrträger, Umwandlungsrohre, Hochtemperaturventilkomponenten.

Zementöfen: Rostvorstand, Futterbehörde.

Glasherstellungsindustrie: Glühdosen, Formen.

Verbrennungsanlage: Rost, Aschenschale.

Vor- und Nachteile
Vorteil:

Gute Hochtemperatur-Oxidationsresistenz und Wachstumsresistenz.

Im Vergleich zu hitzebeständigem Stahl sind die Kosten niedriger.

Gute Gussleistung, in der Lage, Teile mit komplexen Formen herzustellen.

Ein bestimmtes Maß an Verschleißresistenz und Korrosionsresistenz (insbesondere bei hohen Chromtypen).

Gute thermische Schockwiderstand (einige Typen).

Nachteile:

Die Stärke, Plastizität und Zähigkeit bei Raumtemperatur sind normalerweise niedriger als die von hitzebeständigem Stahl.

Einige hohe Legierungsarten, wie z. B. Gusseisen mit hohem Aluminiumoxid, haben schlechte Guss- und mechanische Verarbeitungseigenschaften.

Die Hochtemperaturstärke (insbesondere die Kriechstärke) ist normalerweise niedriger als die von hochgradigen hitzebeständigen Stählen und Hochtemperaturlegierungen.

zusammenfassen
Hitzebeständiges Gusseisen kann der Oxidation und "Wachstum" -Damperatur in hoher Temperatur oxidierenden Atmosphären effektiv widerstehen, indem spezifische Legierungselemente (hauptsächlich Si, Cr, Al) und die Graphitmorphologie (vorzugsweise kugelförmige) und Matrixstruktur (vorzugsweise Ferrit oder Austenit) hinzugefügt werden. Es ist eine wirtschaftliche und zuverlässige Materialauswahl für die Herstellung von Hochtemperaturkomponenten wie Industrieöfen, Kesseln und chemischen Geräten innerhalb des Temperaturbereichs von 600 Grad bis 1100 Grad C. Nach spezifischem Arbeitstemperatur, Atmosphäre, Stressbedingungen und Kostenanforderungen, verschiedenen Arten von Hitze-resistierendem Gusseisen (hohes Silizium-Aluminum-Aluminum-Aluminum-Aluminus-Aluminum, Austenitic, usw.), wurde ausgewählt.