Hitzebeständige Stahlgussteile im Feingussverfahren

Hitzebeständiger Stahl bezieht sich auf Stahl mit Hochtemperatur-Oxidationsbeständigkeit und Hochtemperaturfestigkeit.Hochtemperatur-Oxidationsbeständigkeit ist eine wichtige Bedingung, um sicherzustellen, dass das Werkstück lange bei hoher Temperatur arbeitet.In einer oxidierenden Umgebung wie Hochtemperaturluft reagiert Sauerstoff chemisch mit der Stahloberfläche, um eine Vielzahl von Eisenoxidschichten zu bilden.Die Oxidschicht ist sehr locker, verliert die ursprünglichen Eigenschaften von Stahl und fällt leicht ab.Um die Hochtemperatur-Oxidationsbeständigkeit von Stahl zu verbessern, werden dem Stahl Legierungselemente zugesetzt, um die Oxidstruktur zu verändern.Häufig verwendete Legierungselemente sind Chrom, Nickel, Chrom, Silizium, Aluminium und so weiter.Die Hochtemperatur-Oxidationsbeständigkeit von Stahl hängt nur von der chemischen Zusammensetzung ab.

Die Hochtemperaturfestigkeit bezeichnet die Fähigkeit von Stahl, mechanischen Belastungen bei hohen Temperaturen lange standzuhalten.Es gibt zwei Hauptwirkungen von Stahl unter mechanischer Belastung bei hoher Temperatur.Einer ist erweichend, das heißt, die Festigkeit nimmt mit steigender Temperatur ab.Das zweite ist das Kriechen, dh unter Einwirkung konstanter Spannung nimmt die plastische Verformung mit der Zeit langsam zu.Die plastische Verformung von Stahl bei hoher Temperatur wird durch intrakristallinen Schlupf und Korngrenzenschlupf verursacht.Zur Verbesserung der Hochtemperaturfestigkeit von Stahl werden üblicherweise Legierungsverfahren eingesetzt.Das heißt, dem Stahl werden Legierungselemente zugesetzt, um die Bindungskraft zwischen Atomen zu verbessern und eine günstige Struktur zu bilden.Das Hinzufügen von Chrom, Molybdän, Wolfram, Vanadium, Titan usw. kann die Stahlmatrix festigen, die Rekristallisationstemperatur erhöhen und auch Festigungsphasenkarbide oder intermetallische Verbindungen wie Cr23C6, VC, TiC usw. bilden. Diese Festigungsphasen sind stabil bei hohen Temperaturen, lösen sich nicht auf, aggregieren nicht zum Wachsen und behalten ihre Härte.Nickel wird hauptsächlich zugesetzt, um es zu erhaltenAustenit.Die Atome in Austenit sind enger angeordnet als in Ferrit, die Bindungskraft zwischen Atomen ist stärker und die Diffusion von Atomen ist schwieriger.Daher ist die Hochtemperaturfestigkeit von Austenit besser.Es ist ersichtlich, dass die Warmfestigkeit von hitzebeständigen Stählen nicht nur von der chemischen Zusammensetzung, sondern auch von der Mikrostruktur abhängt.

Hochlegiert hitzebeständigStahlgusswerden häufig in Fällen verwendet, in denen die Arbeitstemperatur 650 ℃ übersteigt.Hitzebeständige Stahlgussteile beziehen sich auf Stähle, die bei hohen Temperaturen arbeiten.Die Entwicklung hitzebeständiger Stahlgussteile ist eng mit dem technologischen Fortschritt verschiedener Industriezweige wie Kraftwerke, Kessel, Gasturbinen, Verbrennungsmotoren und Flugmotoren verbunden.Aufgrund der unterschiedlichen Temperaturen und Beanspruchungen verschiedener Maschinen und Geräte sowie unterschiedlicher Umgebungen unterscheiden sich auch die verwendeten Stahlsorten.

Normen für hitzebeständigen Stahlguss in verschiedenen Ländern
1) Chinesischer Standard
GB/T 8492-2002 „Technical Conditions for Heat-Resistant Steel Castings“ legt die Qualitäten und mechanischen Eigenschaften bei Raumtemperatur verschiedener hitzebeständiger Stahlgüsse fest.
2) Europäische Norm
Die EN 10295-2002-Normen für hitzebeständigen Stahlguss umfassen austenitischen hitzebeständigen Edelstahl, ferritischen hitzebeständigen Edelstahl und austenitisch-ferritischen Duplex-hitzebeständigen Edelstahl sowie Legierungen auf Nickel- und Kobaltbasis.
3) Amerikanische Standards
Die in ANSI/ASTM 297-2008 „General Industrial Iron-Chromium, Iron-Chromium-Nickel Heat-resistant Steel Castings“ festgelegte chemische Zusammensetzung ist die Grundlage für die Abnahme, und die mechanische Leistungsprüfung wird nur durchgeführt, wenn der Käufer dies anfordert Zeitpunkt der Bestellung.Weitere amerikanische Normen für hitzebeständigen Stahlguss sind ASTM A447/A447M-2003 und ASTM A560/560M-2005.
4) Deutsche Norm
In der DIN 17465 „Technische Bedingungen für hitzebeständigen Stahlguss“ werden die chemische Zusammensetzung, die mechanischen Eigenschaften bei Raumtemperatur und die hochtemperaturmechanischen Eigenschaften verschiedener hitzebeständiger Stahlgusssorten gesondert festgelegt.
5) Japanischer Standard
Die Güten in JISG5122-2003 „Hitzebeständige Stahlgussteile“ sind im Wesentlichen die gleichen wie der amerikanische Standard ASTM.
6) Russischer Standard
In GOST 977-1988 sind 19 hitzebeständige Stahlgusssorten angegeben, darunter hitzebeständige Stähle mit mittlerem und hohem Chromgehalt.

Der Einfluss der chemischen Zusammensetzung auf die Lebensdauer von hitzebeständigen Stählen
Es gibt eine ganze Reihe chemischer Elemente, die die Lebensdauer von hitzebeständigem Stahl beeinflussen können.Diese Wirkungen manifestieren sich in der Erhöhung der Stabilität der Struktur, der Verhinderung von Oxidation, der Bildung und Stabilisierung von Austenit und der Verhinderung von Korrosion.Beispielsweise können Seltenerdelemente, die Spurenelemente in hitzebeständigem Stahl sind, die Oxidationsbeständigkeit von Stahl deutlich verbessern und die Thermoplastizität verändern.Als Basismaterialien für hitzebeständige Stähle und Legierungen werden im Allgemeinen Metalle und Legierungen mit relativ hohem Schmelzpunkt, hoher Selbstdiffusionsaktivierungsenergie oder niedriger Stapelfehlerenergie gewählt.Verschiedene hitzebeständige Stähle und Hochtemperaturlegierungen stellen sehr hohe Anforderungen an den Schmelzprozess, da das Vorhandensein von Einschlüssen oder bestimmte metallurgische Fehler im Stahl die Dauerfestigkeitsgrenze des Materials verringern.

Der Einfluss fortschrittlicher Technologien wie Lösungsglühen auf die Lebensdauer von hitzebeständigen Stählen
Bei metallischen Werkstoffen wird die Anwendung unterschiedlicher Wärmebehandlungsverfahren die Struktur und Korngröße beeinflussen und damit den Schwierigkeitsgrad der thermischen Aktivierung verändern.Bei der Analyse des Gießversagens gibt es viele Faktoren, die zum Versagen führen, hauptsächlich führt thermische Ermüdung zur Rissinitiierung und -entwicklung.Dementsprechend gibt es eine Reihe von Faktoren, die die Entstehung und Ausbreitung von Rissen beeinflussen.Unter ihnen ist der Schwefelgehalt äußerst wichtig, da sich die Risse meistens entlang von Sulfiden entwickeln.Der Schwefelgehalt wird durch die Qualität der Rohstoffe und deren Verhüttung beeinflusst.Bei Gussstücken, die unter Wasserstoffschutzatmosphäre arbeiten, werden die Gussstücke geschwefelt, wenn Schwefelwasserstoff im Wasserstoff enthalten ist.Zweitens beeinflusst die Angemessenheit des Lösungsglühens die Festigkeit und Zähigkeit des Gussstücks.