Lijevanje čelika otpornog na toplinu: vrste legura, postupci lijevanja i odabir

Zamjenski nalog govori istu priču češće nego što bi trebao. Postrojenje za toplinsku obradu ponovilo je narudžbu ladica peći s istim crtežom, ali nešto jeftinijom ocjenom, i unutar šest mjeseci ladice u vrućoj zoni su se ulegnule 40 mm, dok su dvije pukle na rebrima. Crtež se nije promijenio, ali zamjena s niskim sadržajem nikla nije imala podatke o puzanju za atmosferu naugljičavanja od 980 °C. Tako radi lijevanje čelika otporno na toplinu: vrsta, proces lijevanja i radni uvjeti odlučuju o životnom vijeku mnogo prije nego što dio napusti ljevaonicu.

Ispravno određivanje čeličnih odljevaka otpornih na toplinu znači usklađivanje tri međusobno ovisna izbora: legure čiji kamenac oksida ostaje stabilan na radnoj temperaturi, postupak lijevanja koji daje zdravu strukturu za geometriju dijela i dizajn koji tolerira toplinske cikluse koje komponenta zapravo doživljava. Kada je jedan od njih slab, nikakva rutinska inspekcija ili površinski premaz neće spasiti dio u službi.

Što čini čelik otpornim na toplinu

Čelici otporni na toplinu većinu svoje stabilnosti duguju kromu, koji na površini stvara tanku, čvrsto vezanu ljusku kromovog oksida. Obični ugljični čelik počinje primjetno stvarati kamenac iznad otprilike 420 °C; vrsta lijevanja otporna na toplinu obično sadrži 12 do 25 posto kroma tako da zaštitni film ostaje stabilan između 700 i 1100 °C. Nikal održava austenitnu strukturu stabilnom na visokim temperaturama i smanjuje toplinsko širenje, što smanjuje naprezanje koje uzrokuje pucanje uslijed toplinskog zamora. Silicij poboljšava prianjanje kamenca, a dodaci niobija ili volframa povećavaju otpornost na puzanje za najtoplije zone.

Sama radna temperatura nije dovoljna za odabir stupnja. Atmosfera je jednako važna: oksidacija, karburizacija, sulfidizacija ili izmjenični uvjeti oksidacije i redukcije potpuno mijenjaju površinske reakcije. U atmosferi peći za naugljičavanje, ugljik difundira kroz sloj oksida i s vremenom čini leguru krhkom. Interakcija svakog elementa s tim okruženjima izložena je u našem pregledu uobičajeni legirajući elementi i njihove funkcije u čeliku otpornom na toplinu .

Ocjene koje ćete zapravo odrediti

U proizvođačima peći, radionicama za toplinsku obradu i petrokemijskim projektima, mali skup vrsta lijeva pokriva većinu posla. Njemački brojevi razreda u nastavku naširoko se koriste u europskim i azijskim specifikacijama lijevanja, a tipovi ASTM A 297 daju brzu unakrsnu referencu za inženjere koji rade s dizajnom u SAD-u.

Ovo su lijevani, a ne kovani proizvodi. Lijevana struktura je manje mehanički obrađena, tako da podaci o čvrstoći moraju potjecati iz zasebno lijevanih ispitnih šipki, a ne iz vrijednosti ploča ispitanih u glodalici. To je još jedan razlog više za kupnju od ljevaonice koja objavljuje vlastite podatke o ispitivanju umjesto uvoza brojeva iz podatkovne tablice napisane za drugu rutu proizvodnje.

Kako proces lijevanja mijenja vijek trajanja

Ista se legura može ponašati vrlo različito ovisno o tome kako je izlivena. Tri procesa dominiraju kod lijevanja čelika otpornog na toplinu, a geometrija dijela obično ukazuje na jedan od njih.

Centrifugalno lijevanje vrti rastaljeni metal u rotirajuću matricu, stvarajući gustu radijalnu strukturu niske poroznosti. To je standardna ruta za radijacijske cijevi, valjke peći, rukavce i bilo koji dio čija je duljina nekoliko puta veća od promjera. Centrifugalna linija u našem pogonu pokriva promjere od 50 mm do 1000 mm i duljine do 4000 mm, čime se obrađuje većina geometrije cijevi industrijskih peći.

Centrifugalno lijevana 1.4852 radijacijska cijev za grijanje u peći Ova radijacijska cijev od 1.4852 proizvedena je centrifugalnim lijevanjem, čime se osigurava gusta radijalna struktura niske poroznosti. S otpornošću na toplinu do 900°C i promjerima od 50 do 1200 mm, odgovara različitim primjenama grijanja u peći. Pogledajte proizvod →

Investicijski lijev, uključujući izgubljenu pjenu, odabire se kada su konture složene, debljina stjenke mora biti ujednačena ili se strojna obrada mora svesti na minimum. Pladnjevi, vješalice, nosači i precizna učvršćenja imaju koristi od gotovo neto oblika i finije površinske obrade rute za ulaganje.

Kalup od smole i pijeska ostaje ekonomičan pristup za velike okvire i teške armature iznad nekoliko stotina kilograma, gdje je strojna obrada ionako planirana, a cijena uzorka opravdana količinom.

Šest točaka koje trebate ispraviti prilikom specificiranja

1. Navedite stvarnu atmosferu u peći. Kvaliteta koja preživi 1050 °C na zraku može brzo pokvariti u obogaćenoj atmosferi za naugljičavanje jer ugljik difundira u leguru i uništava duktilnost.
2. Definirajte toplinski ciklus, a ne samo vršnu temperaturu. Broj ciklusa, brzina zagrijavanja i toplinski zamor srednjeg pogona za gašenje; šaržne peći općenito uništavaju elemente brže nego kontinuirane peći.
3. Postavite dimenzionalna pravila prikladna za lijevanje. Kutovi naprezanja, dopuštenja za strojnu obradu i minimalna debljina presjeka moraju biti realni za odabrani proces ili će dio nositi unutarnje naprezanje od skrućivanja.
4. Odaberite paket pregleda za razinu rizika. Spektroskopija s izravnim očitavanjem pokriva kemiju, metalografsko ispitivanje provjerava strukturu, a trodimenzionalno skeniranje provjerava kritične dimenzije na složenim okvirima.
5. Unaprijed odobrite uvjete popravka zavara. Dugotrajni odljevci se gotovo uvijek popravljaju u nekom trenutku; Odgovarajuće punilo, prethodno zagrijavanje i toplinska obrada nakon zavarivanja određuju hoće li popravak preživjeti prvu godinu.
6. Tražite dokaze iz prethodne službe. Dvije ljevaonice mogu lijevati isti nazivni stupanj s različitim ponašanjem zbog lijevanja, temperature izlijevanja i toplinske obrade; iskustvo s istom vrstom dijela u istoj vrsti peći podatak je koji crtež ne sadrži.

Što svaka industrija treba od dobavljača odljevaka

Postrojenja za toplinsku obradu pokreću ladice za materijal, potporne okvire, retorte i kompletne setove učvršćenja iznad 900 °C tisućama sati. Izobličenje i karburizacija, a ne topljenje, odlučuju kada će dio biti povučen. Zato je program rasporeda za naš industrija toplinske obrade kupci se oslanjaju na odljevke 1.4848 i 2.4879, i zašto se okviri lijevaju u jednom komadu umjesto zavareni od nekoliko ploča kad god dizajn peći to dopušta.

1.4848 Okvir za toplinsku obradu za visokotemperaturno opterećenje Izliven od čelika otpornog na toplinu 1.4848, ovaj je okvir napravljen za višekratnu upotrebu u visokotemperaturnim pećima. Nudi jaku otpornost na oksidaciju i stabilnu potporu za izratke, s dizajnom koji povećava prostor i sprječava pomicanje. Pogledajte proizvod →

Čeličane i linije kontinuirane toplinske obrade koriste valjke s ložištem i valjke hlađene vodom pod cikličkim mehaničkim opterećenjem. Kombinacija visoke temperature metala i unutarnjeg hlađenja stvara strme toplinske gradijente, tako da stijenka odljevka koja nosi opterećenje mora biti bez poroznosti. Zračeće cijevi suočavaju se sa sličnim uvjetima, s vršnim temperaturama metala blizu 1100 °C i oksidirajućom ili redukcijskom atmosferom iznutra, ovisno o postavci plamenika.

Kemijski i petrokemijski projekti miješaju temperaturu s korozijom. U tim primjenama, austenitne i duplex lijevane cijevi kao što su CD3MN 2205 i CF3M 316L štite rukavce i komponente izmjenjivača koji moraju ostati nepropusni iu kiselim sredinama i okruženjima koja sadrže kloride.

2205 (CD3MN) Navlake otporne na koroziju za pumpe Izrađeni od duplex nehrđajućeg čelika 2205, ovi rukavci otporni su na rupičastu koroziju, kloridnu koroziju i naponsku koroziju. Prikladni su za pumpne sustave koji rade s jakim kiselinama, alkalijama i drugim korozivnim tekućinama, osiguravajući dug radni vijek i mehaničku stabilnost. Pogledajte proizvod →

Zašto dijelovi rano otkazuju i kako to spriječiti

Preuranjeni kvarovi u čeličnim odljevcima otpornim na toplinu obično se povezuju s jednim od četiri mehanizma, svaki s praktičnom protumjerom.

• Pukotine uslijed toplinskog zamora počinju na oštrim kutovima i naglim promjenama presjeka. Postupno raspodijelite krutost i dodajte radijuse gdje god dizajn to dopušta.
• Oksidacijski kamenac s vremenom smanjuje nosivi zid. Ako je atmosfera agresivna, dodajte dodatak za koroziju na početku životnog vijeka umjesto otkrivanja gubitka presjeka nakon dvije godine.
• Karburizacija mijenja leguru iz duktilne u krtu. Ako je atmosfera peći bogata ugljikom, nadzirite sakupljanje ugljika na rezervnom uzorku u planiranim intervalima i planirajte zamjenu prije nego što rastezljivost padne ispod sigurne razine.
• Deformacija puzanjem prati stvarnu temperaturu metala. Kontrolni termoelement očitava atmosferu peći, a ne leguru; projekcije osnovnog životnog vijeka na izmjerenu temperaturu dijela.

Lijev od čelika otpornog na toplinu nagrađuje istu disciplinu kao i peći kojima služi: jasni radni uvjeti, kontrolirani materijali i pošteni podaci inspekcije. Kada su stupanj, proces i geometrija specificirani kao jedan sustav, dijelovi peći prestaju biti hitni kvarovi i postaju planirano održavanje. Kada nisu, narudžba zamjene završava natrag na ploči za crtanje.