Топлоустойчиви стоманени отливки чрез процес на леене по модели

Топлоустойчивата стомана се отнася до стомана с устойчивост на окисление при висока температура и якост при висока температура. Устойчивостта на високотемпературно окисляване е важно условие, за да се гарантира, че детайлът работи дълго време при висока температура. В окислителна среда, като например въздух с висока температура, кислородът реагира химически със стоманената повърхност, за да образува различни слоеве от железен оксид. Оксидният слой е много хлабав, губи оригиналните характеристики на стоманата и лесно пада. За да се подобри устойчивостта на високотемпературно окисляване на стоманата, към стоманата се добавят легиращи елементи, за да се промени структурата на оксида. Често използвани легиращи елементи са хром, никел, хром, силиций, алуминий и т.н. Устойчивостта на стоманата на окисление при висока температура е свързана само с химичния състав.

Якостта при висока температура се отнася до способността на стоманата да издържа на механични натоварвания за дълго време при високи температури. Има два основни ефекта на стоманата при механично натоварване при висока температура. Единият е омекване, тоест силата намалява с повишаване на температурата. Второто е пълзене, т.е. под действието на постоянно напрежение количеството на пластичната деформация бавно се увеличава с времето. Пластичната деформация на стоманата при висока температура се причинява от вътрешногранулирано приплъзване и приплъзване по границите на зърното. За подобряване на якостта на стоманата при висока температура обикновено се използват методи на легиране. Тоест към стоманата се добавят легиращи елементи, за да се подобри силата на свързване между атомите и да се образува благоприятна структура. Добавянето на хром, молибден, волфрам, ванадий, титан и др. може да укрепи стоманената матрица, да повиши температурата на прекристализация и може също да образува карбиди на укрепваща фаза или интерметални съединения, като Cr23C6, VC, TiC и др. Тези укрепващи фази са стабилни при високи температури, не се разтварят, не се агрегират, за да растат, и запазват своята твърдост. Никелът се добавя главно за получаванеаустенит. Атомите в аустенита са подредени по-плътно от ферита, силата на свързване между атомите е по-силна и дифузията на атомите е по-трудна. Следователно устойчивостта на висока температура на аустенита е по-добра. Може да се види, че устойчивостта на висока температура на топлоустойчивата стомана е свързана не само с химичния състав, но и с микроструктурата.

Високолегиран топлоустойчивстоманени отливкисе използват широко в случаи, когато работната температура надвишава 650 ℃. Топлоустойчивите стоманени отливки се отнасят за стомани, които работят при високи температури. Развитието на топлоустойчиви стоманени отливки е тясно свързано с технологичния прогрес на различни индустриални сектори като електроцентрали, котли, газови турбини, двигатели с вътрешно горене и авиационни двигатели. Поради различните температури и напрежения, използвани от различни машини и устройства, както и различните среди, използваните видове стомана също са различни.

Стандарти за топлоустойчива лята стомана в различни страни
1) Китайски стандарт
GB/T 8492-2002 "Технически условия за топлоустойчиви стоманени отливки" определя класовете и механичните свойства при стайна температура на различни топлоустойчиви ляти стомани.
2) Европейски стандарт
Стандартите за топлоустойчива лята стомана EN 10295-2002 включват аустенитна топлоустойчива неръждаема стомана, феритна топлоустойчива неръждаема стомана и аустенитно-феритна дуплексна топлоустойчива неръждаема стомана, както и сплави на основата на никел и сплави на основата на кобалт.
3) Американски стандарти
Химическият състав, определен в ANSI/ASTM 297-2008 „Общи промишлени желязо-хром, желязо-хром-никел топлоустойчиви стоманени отливки“ е основата за приемане, а тестът за механични характеристики се извършва само когато купувачът го поиска на времето на поръчката. Други американски стандарти, включващи топлоустойчива лята стомана, включват ASTM A447/A447M-2003 и ASTM A560/560M-2005.
4) немски стандарт
В DIN 17465 "Технически условия за топлоустойчиви стоманени отливки" химичният състав, механичните свойства при стайна температура и високотемпературните механични свойства на различни топлоустойчиви стоманени отливки са отделно посочени.
5) Японски стандарт
Класовете в JISG5122-2003 "Топлоустойчиви стоманени отливки" са основно същите като американския стандарт ASTM.
6) Руски стандарт
В GOST 977-1988 има 19 вида топлоустойчива лята стомана, включително топлоустойчиви стомани със средно и високо съдържание на хром.

Влиянието на химическия състав върху експлоатационния живот на топлоустойчивата стомана
Има доста различни химични елементи, които могат да повлияят на експлоатационния живот на топлоустойчивата стомана. Тези ефекти се проявяват в повишаване на стабилността на структурата, предотвратяване на окисляване, образуване и стабилизиране на аустенит и предотвратяване на корозия. Например, редкоземните елементи, които са микроелементи в топлоустойчивата стомана, могат значително да подобрят устойчивостта на окисление на стоманата и да променят термопластичността. Основните материали от топлоустойчива стомана и сплави обикновено избират метали и сплави с относително висока точка на топене, висока енергия на активиране на самодифузия или ниска енергия на грешка при подреждане. Различните топлоустойчиви стомани и високотемпературни сплави имат много високи изисквания към процеса на топене, тъй като наличието на включвания или определени металургични дефекти в стоманата ще намали границата на издръжливост на материала.

Влиянието на усъвършенстваната технология като обработка с разтвор върху експлоатационния живот на топлоустойчивата стомана
За металните материали използването на различни процеси на топлинна обработка ще повлияе на структурата и размера на зърното, като по този начин ще промени степента на трудност на термичното активиране. При анализа на повредата на отливката има много фактори, които водят до повреда, главно термичната умора води до започване и развитие на пукнатини. Съответно, има редица фактори, които влияят върху възникването и разпространението на пукнатини. Сред тях съдържанието на сяра е изключително важно, тъй като пукнатините се развиват предимно по сулфиди. Съдържанието на сяра се влияе от качеството на суровините и тяхното топене. За отливки, които работят в защитна атмосфера от водород, ако сероводородът се съдържа във водорода, отливките ще бъдат сулфурирани. Второ, адекватността на обработката с разтвор ще повлияе на здравината и якостта на отливката.