Getti di acciaio resistenti al calore mediante processo di fusione a cera persa

L'acciaio resistente al calore si riferisce all'acciaio con resistenza all'ossidazione alle alte temperature e resistenza alle alte temperature. La resistenza all'ossidazione alle alte temperature è una condizione importante per garantire che il pezzo funzioni a lungo ad alta temperatura. In un ambiente ossidante come l'aria ad alta temperatura, l'ossigeno reagisce chimicamente con la superficie dell'acciaio per formare una varietà di strati di ossido di ferro. Lo strato di ossido è molto sciolto, perde le caratteristiche originali dell'acciaio ed è facile da staccare. Per migliorare la resistenza all'ossidazione ad alta temperatura dell'acciaio, all'acciaio vengono aggiunti elementi di lega per modificare la struttura dell'ossido. Gli elementi leganti comunemente usati sono cromo, nichel, cromo, silicio, alluminio e così via. La resistenza all'ossidazione ad alta temperatura dell'acciaio è correlata solo alla composizione chimica.

La resistenza alle alte temperature si riferisce alla capacità dell'acciaio di sostenere carichi meccanici per lungo tempo ad alte temperature. Esistono due effetti principali dell'acciaio sotto carico meccanico ad alta temperatura. Uno è l'ammorbidimento, cioè la forza diminuisce con l'aumentare della temperatura. Il secondo è il creep, cioè sotto l'azione di uno stress costante, la quantità di deformazione plastica aumenta lentamente nel tempo. La deformazione plastica dell'acciaio ad alta temperatura è causata dallo scorrimento intragranulare e dallo scorrimento al confine del grano. Per migliorare la resistenza dell'acciaio alle alte temperature, vengono solitamente utilizzati metodi di lega. Cioè, all'acciaio vengono aggiunti elementi di lega per migliorare la forza di legame tra gli atomi e formare una struttura favorevole. L'aggiunta di cromo, molibdeno, tungsteno, vanadio, titanio, ecc. può rafforzare la matrice di acciaio, aumentare la temperatura di ricristallizzazione e può anche formare carburi di fase di rinforzo o composti intermetallici, come Cr23C6, VC, TiC, ecc. Queste fasi di rafforzamento sono stabili alle alte temperature, non si dissolvono, non si aggregano per crescere e mantengono la loro durezza. Il nichel viene aggiunto principalmente per ottenereaustenite. Gli atomi nell'austenite sono disposti più strettamente rispetto alla ferrite, la forza di legame tra gli atomi è più forte e la diffusione degli atomi è più difficile. Pertanto, la resistenza alle alte temperature dell'austenite è migliore. Si può vedere che la resistenza alle alte temperature dell'acciaio resistente al calore non è solo correlata alla composizione chimica, ma anche alla microstruttura.

Resistente al calore in alta legagetti di acciaiosono ampiamente utilizzati nelle occasioni in cui la temperatura di lavoro supera i 650 ℃. I getti di acciaio resistenti al calore si riferiscono ad acciai che funzionano a temperature elevate. Lo sviluppo di getti di acciaio resistenti al calore è strettamente correlato al progresso tecnologico di vari settori industriali come centrali elettriche, caldaie, turbine a gas, motori a combustione interna e motori aeronautici. A causa delle diverse temperature e sollecitazioni utilizzate dalle varie macchine e dispositivi, nonché dai diversi ambienti, anche i tipi di acciaio utilizzati sono diversi.

Standard di acciaio fuso resistente al calore in diversi paesi
1) Norma cinese
GB/T 8492-2002 "Condizioni tecniche per getti di acciaio resistenti al calore" specifica i gradi e le proprietà meccaniche a temperatura ambiente di vari acciai fusi resistenti al calore.
2) Norma europea
Gli standard EN 10295-2002 sugli acciai fusi resistenti al calore includono l'acciaio inossidabile austenitico resistente al calore, l'acciaio inossidabile ferritico resistente al calore e l'acciaio inossidabile duplex austenitico-ferritico resistente al calore, nonché le leghe a base di nichel e le leghe a base di cobalto.
3) Standard americani
La composizione chimica specificata nella norma ANSI/ASTM 297-2008 "Fusioni di acciaio resistenti al calore di ferro-cromo, ferro-cromo-nichel industriali generali" costituisce la base per l'accettazione e il test delle prestazioni meccaniche viene eseguito solo quando l'acquirente lo richiede all'indirizzo il momento dell'ordine. Altri standard americani che coinvolgono l'acciaio fuso resistente al calore includono ASTM A447/A447M-2003 e ASTM A560/560M-2005.
4) Norma tedesca
Nella norma DIN 17465 "Condizioni tecniche per getti di acciaio resistenti al calore", la composizione chimica, le proprietà meccaniche a temperatura ambiente e le proprietà meccaniche alle alte temperature di vari gradi di acciaio fuso resistenti al calore sono specificate separatamente.
5) Standard giapponese
I gradi presenti nella norma JISG5122-2003 "Gedoni in acciaio resistente al calore" sono fondamentalmente gli stessi dello standard americano ASTM.
6) Standard russo
Esistono 19 gradi di acciaio fuso resistenti al calore specificati in GOST 977-1988, inclusi acciai resistenti al calore a medio e alto contenuto di cromo.

L'influenza della composizione chimica sulla durata dell'acciaio resistente al calore
Esistono numerosi elementi chimici che possono influenzare la durata dell'acciaio resistente al calore. Questi effetti si manifestano migliorando la stabilità della struttura, prevenendo l'ossidazione, formando e stabilizzando l'austenite e prevenendo la corrosione. Ad esempio, gli elementi delle terre rare, che sono oligoelementi nell'acciaio resistente al calore, possono migliorare significativamente la resistenza all'ossidazione dell'acciaio e modificarne la termoplasticità. I materiali di base dell'acciaio e delle leghe resistenti al calore generalmente scelgono metalli e leghe con un punto di fusione relativamente alto, un'elevata energia di attivazione dell'autodiffusione o una bassa energia di guasto di impilamento. Vari acciai resistenti al calore e leghe ad alta temperatura hanno requisiti molto elevati per il processo di fusione, poiché la presenza di inclusioni o alcuni difetti metallurgici nell'acciaio ridurrà il limite di resistenza alla resistenza del materiale.

L'influenza della tecnologia avanzata come il trattamento della soluzione sulla durata di servizio dell'acciaio resistente al calore
Per i materiali metallici, l'uso di diversi processi di trattamento termico influenzerà la struttura e la dimensione dei grani, modificando così il grado di difficoltà dell'attivazione termica. Nell'analisi del cedimento del getto, ci sono molti fattori che portano al cedimento, principalmente la fatica termica porta all'inizio e allo sviluppo di crepe. Di conseguenza, ci sono una serie di fattori che influenzano l'innesco e la propagazione delle cricche. Tra questi, il contenuto di zolfo è estremamente importante perché le cricche si sviluppano principalmente lungo i solfuri. Il contenuto di zolfo è influenzato dalla qualità delle materie prime e dalla loro fusione. Per i getti che lavorano in atmosfera protettiva di idrogeno, se nell'idrogeno è contenuto idrogeno solforato, i getti risulteranno solforati. In secondo luogo, l'adeguatezza del trattamento della soluzione influenzerà la resistenza e la tenacità del getto.