Hitzebeständige Stahlgussteile sind Teile, die aus hitzebeständigem legiertem Stahl als Rohmaterial gegossen werden. Unter Hochtemperaturbedingungen wird Stahl mit Oxidationsbeständigkeit, ausreichender Hochtemperaturfestigkeit und guter Hitzebeständigkeit als hitzebeständiger Stahl bezeichnet. Hitzebeständiger Stahl kann je nach seinen Eigenschaften in zwei Arten unterteilt werden: oxidationsbeständiger Stahl und hitzefester Stahl. Antioxidationsstahl wird auch als nicht gehäuteter Stahl bezeichnet. Unter warmfestem Stahl versteht man Stahl, der bei hohen Temperaturen eine gute Oxidationsbeständigkeit und eine hohe Warmfestigkeit aufweist. Bei gleicher chemischer Zusammensetzung weist der Gusszustand eine höhere thermische Festigkeit auf als der gewalzte Zustand. Im Bereich der hitzebeständigen Stähle nehmen Gussteile aus hitzebeständigem Stahl einen großen Anteil ein.
Einige hochlegierte hitzebeständige Stähle sind schwer zu verarbeiten und zu verformen. Die Herstellung von Gussteilen ist nicht nur kostengünstiger als die von Walzprodukten, sie weisen auch eine höhere Dauerfestigkeit auf. Daher nimmt hitzebeständiger Stahlguss einen erheblichen Anteil an hitzebeständigem Stahl ein. Neben dem Sandguss können auch Präzisionsgussverfahren eingesetzt werden, um Produkte mit glatten Oberflächen und präzisen Abmessungen zu erhalten. Schleuderguss wird häufig für Hochtemperaturofenrohre zum Cracken von synthetischem Ammoniak und Ethylen eingesetzt
Entsprechend der metallografischen Struktur im normalisierten Zustand kann hitzebeständiger Stahlguss in vier Kategorien eingeteilt werden: perlitischer hitzebeständiger Stahl, martensitischer hitzebeständiger Stahl, ferritischer hitzebeständiger Stahl und austenitischer hitzebeständiger Stahl.
1. Perlitischer hitzebeständiger Gussstahl
Die Legierungselemente des hitzebeständigen Perlit-Gussstahls sind hauptsächlich Chrom und Molybdän, und die Gesamtmenge überschreitet im Allgemeinen 5 % nicht. In seiner Struktur gibt es neben Perlit und Ferrit auch Bainit. Diese Art von Stahl weist eine gute Hochtemperaturfestigkeit und Prozessleistung bei 500–600 °C auf. Sie werden häufig zur Herstellung hitzebeständiger Teile unter 600 °C verwendet, wie z. B. Kesselstahlrohre, Dampfturbinenlaufräder, Rotoren, Befestigungselemente, Hochdruckbehälter, Rohrleitungen usw. Typische Qualitäten sind: 16Mo, 15CrMo, 12Cr1MoV, 12Cr2MoWVTiB, 10Cr2Mo1 , 25Cr2Mo1V, 20Cr3MoWV usw.
Die Wärmebehandlung von perlithitzebeständigen Stahlgussteilen erfolgt hauptsächlich normalisiert oder abgeschreckt und angelassen, um eine stabile Struktur, gute umfassende mechanische Eigenschaften und die erforderliche Festigkeit unter Hochtemperaturbedingungen zu erhalten.
2. Martensitischer hitzebeständiger Gussstahl
Der Chromgehalt von martensitischem hitzebeständigem Stahlguss beträgt im Allgemeinen 7-13 %. Es hat eine höhere Hochtemperaturfestigkeit, Oxidationsbeständigkeit und Wasserdampfkorrosionsbeständigkeit unter 650℃, aber seine Schweißbarkeit ist schlecht. 1Cr13, 2Cr13 mit etwa 12 % Chrom und auf dieser Basis entwickelte Stahlsorten wie 1Cr11MoV, 1Cr12WMoV, 2Cr12WMoNbVB und andere Legierungen werden üblicherweise zur Herstellung von Dampfturbinenschaufeln, Scheiben, Wellen, Befestigungselementen usw. verwendet. Darüber hinaus werden 4Cr9Si2, 4Cr10Si2Mo, usw., die bei der Herstellung von Abgasen verwendet werden Ventile für Verbrennungsmotoren sind ebenfalls martensitische hitzebeständige Stähle.
Der übliche Wärmebehandlungsprozess für martensitische hitzebeständige Stahlgussteile ist Normalisieren + Anlassen.
3. Ferritischer hitzebeständiger Stahlguss
Ferritischer hitzebeständiger Stahlguss enthält mehr Chrom, Aluminium, Silizium und andere Elemente und bildet eine einphasige Ferritstruktur, die eine gute Oxidationsbeständigkeit und Gaskorrosionsbeständigkeit bei hohen Temperaturen aufweist, aber ihre Hochtemperaturfestigkeit ist bei Raumtemperatur gering Die Sprödigkeit ist größer und die Schweißbarkeit ist schlecht. Wie 1Cr13SiAl, 1Cr25Si2 usw. Ferritischer hitzebeständiger Stahlguss wird im Allgemeinen zur Herstellung von Teilen verwendet, die einer geringen Belastung standhalten und eine Oxidationsbeständigkeit bei hohen Temperaturen erfordern.
Die Wärmebehandlung ferritischer hitzebeständiger Stahlgussteile erfolgt im Allgemeinen durch Glühen, um Spannungen abzubauen, und anschließendes schnelles Abkühlen (um schnell durch die Sprödzone von 400–500 °C zu gelangen).
4. Austenitischer hitzebeständiger Gussstahl
Austenitischer hitzebeständiger Stahlguss enthält mehr austenitbildende Elemente wie Nickel, Mangan, Stickstoff usw. und weist bei Temperaturen über 600 °C eine gute Hochtemperaturfestigkeit und Strukturstabilität sowie eine gute Schweißleistung auf. Wird normalerweise als hitzebeständiges Material verwendet, das über 600 °C funktioniert. Typische Sorten sind 1Cr18Ni9Ti (321), 1Cr23Ni13 (309), 0Cr25Ni20 (310S), 1Cr25Ni20Si2 (314), 2Cr20Mn9Ni2Si2N, 4Cr14Ni14W2Mo usw.
Austenitischer Antioxidationsstahl kann mit einer Hochtemperatur-Lösungsglühbehandlung behandelt werden, um eine gute Kaltverformung zu erzielen. Austenitischer warmfester Stahl wird zunächst einer Hochtemperatur-Lösungsbehandlung unterzogen und anschließend wird eine Alterungsbehandlung bei 60–100 °C über der Einsatztemperatur durchgeführt, um die Struktur zu stabilisieren und die zweite Phase auszufällen, um die Matrix zu stärken.
Verwendung von hitzebeständigen Stahlgussteilen
Hitzebeständiger Stahl wird häufig zur Herstellung von Teilen und Komponenten verwendet, die in Industriebereichen wie Kesseln, Dampfturbinen, Kraftmaschinen, Industrieöfen sowie in der Luftfahrt- und Petrochemieindustrie bei hohen Temperaturen arbeiten. Neben Hochtemperaturfestigkeit und Hochtemperaturoxidations- und Korrosionsbeständigkeit erfordern diese Teile auch eine ausreichende Zähigkeit, gute Bearbeitbarkeit und Schweißbarkeit sowie ein gewisses Maß an struktureller Stabilität je nach Verwendungszweck.
Einige Sorten hitzebeständiger legierter Stähle und ihre Anwendungen | |
| Stahlsorte | Arbeitstemperatur und Anwendungen |
| 00Cr12 | Antioxidationstemperatur 600~700℃, verwendet als Hochtemperatur-, Hochdruck-Ventilkörper, Brenner |
| 0Cr13Al | Anwendbarer Temperaturbereich 700~800℃, Gasturbinen-Kompressorschaufel |
| 1Cr17 | Antioxidationsmittel bei Temperaturen unter 900℃, verwendet als Hochtemperaturteile und Düsen für Öfen |
| 1Cr12 | Oxidationsbeständigkeit und hohe Hochtemperaturfestigkeit im Temperaturbereich von 600–700 °C und werden für Hochtemperaturteile von Dampfturbinenschaufeln, Düsen und Kesselbrennerventilen verwendet. |
| 1Cr13 | Die Oxidationsbeständigkeitstemperatur beträgt 700 bis 800 °C und die Verwendung ist die gleiche wie bei 1Cr12-Stahl |
| 0Cr18Ni9, 1Cr18Ni9Ti | Antioxidationstemperatur unter 870℃, kann als Kesselheizflächenrohr, Heizofenteile, Wärmetauscher, Muffelofen, Konverter, Düse verwendet werden |
| 0Cr18Ni10Ti, 0Cr18Ni11Nb | Es ist beständig gegen Korrosion und Oxidation bei hohen Temperaturen im Temperaturbereich von 400 bis 900 °C und kann für Rohrverbindungsstücke verwendet werden, deren Arbeitstemperatur unter 850 °C liegt |
| 0Cr23Ni13 | Antioxidationstemperatur bis zu 980 °C, verwendet für Brenner-Feuerrohr, Dampfturbinenschaufel, Heizofenkörper, Methan-Umwandlungsgerät, Hochtemperatur-Trenngerät |
| 0Cr25Ni20 | Antioxidationstemperatur bis 1035℃, verwendet zum Erhitzen von Ofenteilen; Teile des Gasübertragungssystems mit einer Arbeitstemperatur unter 950℃ |
| 0Cr17Ni12Mo2, 0Cr19Ni13Mo2 | Die Antioxidationstemperatur beträgt nicht weniger als 870℃, die Arbeitstemperatur beträgt 600~750℃, die Wärmetauscherrohre und Ofenarmaturen für die chemische Industrie und Ölraffinierung. |
| 0Cr17Ni7Al | Hochtemperaturbelastbare Teile mit einer Arbeitstemperatur unter 550℃ |
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 10. September 2021