Hőálló acélöntvények befektetési öntési eljárással

A hőálló acél olyan acélra vonatkozik, amely magas hőmérsékleten oxidálódik és magas hőmérsékleti szilárdságú. A magas hőmérsékletű oxidációval szembeni ellenállás fontos feltétele annak, hogy a munkadarab magas hőmérsékleten hosszú ideig működjön. Oxidáló környezetben, például magas hőmérsékletű levegőben, az oxigén kémiai reakcióba lép az acélfelülettel, és különféle vas-oxid rétegeket képez. Az oxidréteg nagyon laza, elveszti az acél eredeti tulajdonságait, és könnyen leesik. Az acél magas hőmérsékletű oxidációval szembeni ellenállásának javítása érdekében ötvözőelemeket adnak az acélhoz, hogy megváltoztassák az oxidszerkezetet. Az általánosan használt ötvözőelemek a króm, nikkel, króm, szilícium, alumínium és így tovább. Az acél magas hőmérsékletű oxidációval szembeni ellenállása csak a kémiai összetételtől függ.

A magas hőmérsékleti szilárdság az acél azon képességét jelenti, hogy hosszú ideig képes ellenállni a mechanikai terhelésnek magas hőmérsékleten. Az acélnak két fő hatása van mechanikai terhelés alatt, magas hőmérsékleten. Az egyik a lágyulás, vagyis az erősség csökken a hőmérséklet emelkedésével. A második a kúszás, vagyis állandó feszültség hatására a képlékeny alakváltozás mértéke lassan növekszik az idő múlásával. Az acél képlékeny deformációját magas hőmérsékleten a szemcsén belüli csúszás és a szemcsehatár-csúszás okozza. Az acél magas hőmérsékleti szilárdságának javítására általában ötvözési módszereket alkalmaznak. Vagyis ötvözőelemeket adnak az acélhoz, hogy javítsák az atomok közötti kötőerőt és kedvező szerkezetet alakítsanak ki. Króm, molibdén, volfrám, vanádium, titán stb. hozzáadása megerősítheti az acélmátrixot, növelheti az átkristályosítási hőmérsékletet, és erősítő fázisú karbidokat vagy intermetallikus vegyületeket is képezhet, mint például Cr23C6, VC, TiC stb. Ezek az erősítő fázisok magas hőmérsékleten stabilak, nem oldódnak fel, nem aggregálódnak a növekedéshez, és megtartják keménységüket. A nikkelt főként beszerzés céljából adják hozzáausztenit. Az ausztenitben az atomok szorosabban helyezkednek el, mint a ferritben, erősebb az atomok közötti kötőerő, és nehezebb az atomok diffúziója. Ezért az ausztenit magas hőmérsékleti szilárdsága jobb. Látható, hogy a hőálló acél magas hőmérsékleti szilárdsága nemcsak a kémiai összetétellel, hanem a mikroszerkezettel is összefügg.

Erősen ötvözött hőállóacélöntvényekszéles körben használják olyan esetekben, amikor az üzemi hőmérséklet meghaladja a 650 ℃-ot. A hőálló acélöntvények olyan acélokat jelentenek, amelyek magas hőmérsékleten dolgoznak. A hőálló acélöntvények fejlesztése szorosan összefügg a különböző ipari szektorok technológiai fejlődésével, mint például az erőművek, kazánok, gázturbinák, belső égésű motorok és repülőgép-motorok. A különféle gépek és eszközök által alkalmazott eltérő hőmérsékletek és feszültségek, valamint a különböző környezetek miatt a felhasznált acélfajták is eltérőek.

A hőálló acélöntvény szabványai a különböző országokban
1) Kínai szabvány
A GB/T 8492-2002 "A hőálló acélöntvények műszaki feltételei" meghatározza a különböző hőálló öntött acélok minőségét és szobahőmérsékletű mechanikai tulajdonságait.
2) Európai szabvány
Az EN 10295-2002 hőálló öntött acél szabványok közé tartozik az ausztenites hőálló rozsdamentes acél, a ferrites hőálló rozsdamentes acél és az ausztenites-ferrites duplex hőálló rozsdamentes acél, valamint a nikkel alapú ötvözetek és a kobalt alapú ötvözetek.
3) Amerikai szabványok
Az ANSI/ASTM 297-2008 "Általános ipari vas-króm, vas-króm-nikkel hőálló acélöntvények" szabványban meghatározott kémiai összetétel az átvétel alapja, és a mechanikai teljesítményvizsgálatot csak akkor kell elvégezni, ha a vevő kéri a megrendelés időpontja. A hőálló öntött acélra vonatkozó egyéb amerikai szabványok közé tartozik az ASTM A447/A447M-2003 és az ASTM A560/560M-2005.
4) Német szabvány
A DIN 17465 "Műszaki feltételek hőálló acélöntvényekhez" szabvány külön meghatározza a különböző hőálló acélöntvény-minőségek kémiai összetételét, szobahőmérsékletű mechanikai tulajdonságait és magas hőmérsékletű mechanikai tulajdonságait.
5) Japán szabvány
A JISG5122-2003 "Hőálló acélöntvények" osztályai alapvetően megegyeznek az amerikai szabvány ASTM-mel.
6) Orosz szabvány
A GOST 977-1988 szabványban 19 hőálló öntött acélfajtát határoznak meg, beleértve a közepesen króm- és magas krómtartalmú hőálló acélokat.

A kémiai összetétel hatása a hőálló acél élettartamára
Nagyon sokféle kémiai elem van, amely befolyásolhatja a hőálló acél élettartamát. Ezek a hatások a szerkezet stabilitásának fokozásában, az oxidáció megelőzésében, az ausztenit képződésében és stabilizálásában, valamint a korrózió megelőzésében nyilvánulnak meg. Például a ritkaföldfém elemek, amelyek a hőálló acél nyomelemei, jelentősen javíthatják az acél oxidációval szembeni ellenállását és megváltoztathatják a hőre lágyuló képességet. A hőálló acélok és ötvözetek alapanyagai általában a viszonylag magas olvadáspontú, nagy öndiffúziós aktiválási energiájú vagy alacsony halmozási hibaenergiájú fémeket és ötvözeteket választanak. Különböző hőálló acélok és magas hőmérsékletű ötvözetek nagyon magas követelményeket támasztanak az olvasztási eljárással szemben, mivel az acél zárványainak vagy bizonyos kohászati ​​hibáinak jelenléte csökkenti az anyag tartóssági határát.

A fejlett technológia, például az oldatkezelés hatása a hőálló acél élettartamára
Fémanyagok esetében a különböző hőkezelési eljárások alkalmazása befolyásolja a szerkezetet és a szemcseméretet, ezáltal megváltoztatja a termikus aktiválás nehézségi fokát. Az öntvény meghibásodásának elemzése során számos tényező vezet a tönkremenetelhez, főként a hőfáradás vezet repedés keletkezéséhez és kialakulásához. Ennek megfelelően számos tényező befolyásolja a repedések keletkezését és terjedését. Közülük a kéntartalom rendkívül fontos, mert a repedések többnyire szulfidok mentén alakulnak ki. A kéntartalmat az alapanyagok minősége és olvasztása befolyásolja. Hidrogén védőatmoszférában működő öntvényeknél, ha a hidrogén hidrogén-szulfidot tartalmaz, az öntvények kénezve lesznek. Másodszor, az oldatkezelés megfelelősége befolyásolja az öntvény szilárdságát és szívósságát.