Toplotno odporni jekleni ulitki so deli, uliti iz toplotno odpornega legiranega jekla kot surovine. V pogojih visoke temperature se jeklo z odpornostjo proti oksidaciji, zadostno trdnostjo pri visokih temperaturah in dobro toplotno odpornostjo imenuje toplotno odporno jeklo. Toplotno odporno jeklo lahko glede na njegove lastnosti razdelimo na dve vrsti: jeklo, odporno na oksidacijo, in jeklo, odporno na toploto. Antioksidacijsko jeklo se imenuje tudi jeklo brez kože. Jeklo za vročo trdnost se nanaša na jeklo, ki ima dobro odpornost proti oksidaciji pri visokih temperaturah in visoko temperaturno trdnost. V primeru enake kemične sestave ima ulito stanje večjo toplotno trdnost kot valjano stanje. Liti toplotno odporni jekleni deli zavzemajo velik delež na področju toplotno odpornega jekla.
Nekatera visokolegirana toplotno odporna jekla je težko obdelati in deformirati. Proizvodnja ulitkov ni samo stroškovno učinkovitejša od valjanih izdelkov, temveč imajo ulitki tudi večjo vzdržljivost. Zato zavzema toplotno odporna jeklena litina precejšen delež toplotno odpornega jekla. Poleg litja v pesek je mogoče uporabiti tudi tehnike natančnega litja za pridobivanje izdelkov z gladkimi površinami in natančnimi dimenzijami. Centrifugalno litje se pogosto uporablja za visokotemperaturne pečne cevi za krekiranje sintetičnega amoniaka in etilena
Glede na metalografsko strukturo v normaliziranem stanju lahko toplotno odporno lito jeklo razdelimo v štiri kategorije: perlitno toplotno odporno jeklo, martenzitno toplotno odporno jeklo, feritno toplotno odporno jeklo in avstenitno toplotno odporno jeklo.
1. Perlitno, toplotno odporno lito jeklo
Legirni elementi perlitnega toplotno odpornega litega jekla so predvsem krom in molibden, skupna količina pa običajno ne presega 5%. Poleg perlita in ferita ima njegova struktura tudi bainit. Ta vrsta jekla ima dobro visokotemperaturno trdnost in procesno zmogljivost pri 500-600 ℃. Pogosto se uporabljajo za izdelavo toplotno odpornih delov pod 600 ℃, kot so jeklene cevi za kotle, rotorji parnih turbin, rotorji, pritrdilni elementi, visokotlačne posode, cevovodi itd. Tipični razredi so: 16Mo, 15CrMo, 12Cr1MoV, 12Cr2MoWVTiB, 10Cr2Mo1 , 25Cr2Mo1V, 20Cr3MoWV itd.
Toplotna obdelava perlitnih toplotno odpornih jeklenih ulitkov je v glavnem normalizirana ali kaljena in popuščena, da dobimo stabilno strukturo, dobre celovite mehanske lastnosti in zahtevano trdnost pri visokih temperaturah.
2. Martenzitno, toplotno odporno lito jeklo
Vsebnost kroma v martenzitni toplotno odporni jekleni litvini je običajno 7-13 %. Ima višjo visokotemperaturno trdnost, odpornost proti oksidaciji in odpornost proti koroziji z vodno paro pod 650 ℃, vendar je njegova varivost slaba. 1Cr13, 2Cr13, ki vsebuje približno 12 % kroma, in vrste jekla, razvite na tej osnovi, kot so 1Cr11MoV, 1Cr12WMoV, 2Cr12WMoNbVB in druge zlitine, se običajno uporabljajo za izdelavo lopatic parnih turbin, diskov, gredi, pritrdilnih elementov itd. Poleg tega se 4Cr9Si2, 4Cr10Si2Mo itd., ki se uporabljajo pri izdelavi izpušnih ventilov za motorje z notranjim zgorevanjem, so tudi martenzitna toplotno odporna jekla.
Običajni postopek toplotne obdelave martenzitnih toplotno odpornih jeklenih ulitkov je normalizacija + popuščanje.
3. Feritno, toplotno odporno lito jeklo
Feritno toplotno odporno lito jeklo vsebuje več kroma, aluminija, silicija in drugih elementov, ki tvorijo enofazno feritno strukturo, ki ima dobro odpornost proti oksidaciji in odpornost proti koroziji pri visokih temperaturah, vendar je njihova visoka temperaturna trdnost nizka pri sobni temperaturi Krhkost je večja in varivost je slaba. Kot so 1Cr13SiAl, 1Cr25Si2 itd. Feritno lito jeklo, odporno na vročino, se na splošno uporablja za izdelavo delov, ki nosijo nizke obremenitve in zahtevajo visokotemperaturno odpornost na oksidacijo.
Toplotna obdelava feritnih toplotno odpornih jeklenih ulitkov na splošno vključuje žarjenje, da se zmanjša napetost, in nato hitro ohlajanje (da hitro preidejo skozi krhko območje 400-500 ℃).
4. Avstenitno, toplotno odporno lito jeklo
Avstenitno toplotno odporno lito jeklo vsebuje več elementov, ki tvorijo avstenit, kot so nikelj, mangan, dušik itd., pri temperaturah nad 600 °C, ima dobro visokotemperaturno trdnost in strukturno stabilnost ter dobro varilno zmogljivost. Običajno se uporablja kot material za toplotno trdnost, ki deluje nad 600 °C. Tipični razredi so 1Cr18Ni9Ti (321), 1Cr23Ni13 (309), 0Cr25Ni20 (310S), 1Cr25Ni20Si2 (314), 2Cr20Mn9Ni2Si2N, 4Cr14Ni14W2Mo itd.
Avstenitno antioksidacijsko jeklo je mogoče obdelati s toplotno obdelavo z visoko temperaturno raztopino, da se doseže dobra hladna deformacija. Avstenitno jeklo z vročo trdnostjo se najprej obdela z visokotemperaturno raztopino, nato pa se obdelava s staranjem izvede pri 60–100 ℃ višji od temperature uporabe, da se stabilizira struktura in obori druga faza za okrepitev matrice.
Uporaba jeklenih ulitkov, odpornih na vročino
Toplotno odporno jeklo se pogosto uporablja za izdelavo delov in komponent, ki delujejo pri visokih temperaturah v industrijskih sektorjih, kot so kotli, parne turbine, električni stroji, industrijske peči ter letalska in petrokemična industrija. Poleg visokotemperaturne trdnosti ter odpornosti proti visokotemperaturni oksidaciji in koroziji ti deli zahtevajo tudi zadostno žilavost, dobro obdelovalnost in varljivost ter določeno stopnjo strukturne stabilnosti glede na različne uporabe.
Nekateri razredi toplotno odpornega legiranega jekla in njihova uporaba | |
| Razred jekla | Delovna temperatura in aplikacije |
| 00Cr12 | Temperatura proti oksidaciji 600 ~ 700 ℃, uporablja se kot visokotemperaturno, visokotlačno telo ventila, gorilnik |
| 0Cr13Al | Veljavno temperaturno območje 700 ~ 800 ℃, lopatica kompresorja plinske turbine |
| 1Cr17 | Antioksidacija pri temperaturah pod 900 ℃, ki se uporablja kot visokotemperaturni deli in šobe za peči |
| 1Cr12 | Odpornost proti oksidaciji in visoka trdnost pri visokih temperaturah v temperaturnem območju 600 ~ 700 ℃ in se uporablja za visokotemperaturne dele lopatic parnih turbin, šob in ventilov gorilnikov kotlov. |
| 1Cr13 | Temperatura odpornosti proti oksidaciji je 700 ~ 800 ℃, njegova uporaba pa je enaka kot pri jeklu 1Cr12 |
| 0Cr18Ni9，1Cr18Ni9Ti | Temperatura proti oksidaciji pod 870 ℃, lahko se uporablja kot ogrevalna površinska cev kotla, deli ogrevalne peči, izmenjevalnik toplote, peč z dušilcem, pretvornik, šoba |
| 0Cr18Ni10Ti, 0Cr18Ni11Nb | Odporen je na visokotemperaturno korozijo in oksidacijo v temperaturnem območju 400 ~ 900 ℃ in se lahko uporablja za cevne priključke, katerih delovna temperatura je pod 850 ℃. |
| 0Cr23Ni13 | Temperatura proti oksidaciji do 980 ℃, uporablja se za ognjevarno cev gorilnika, rezilo parne turbine, telo grelne peči, napravo za pretvorbo metana, napravo za visokotemperaturno ločevanje |
| 0Cr25Ni20 | Antioksidacijska temperatura do 1035 ℃, ki se uporablja za ogrevanje delov peči; deli sistema za prenos plina z delovno temperaturo pod 950 ℃ |
| 0Cr17Ni12Mo2, 0Cr19Ni13Mo2 | Temperatura proti oksidaciji ni nižja od 870 ℃, delovna temperatura je 600 ~ 750 ℃, cevi izmenjevalnika toplote in pribor za peči za kemično industrijo in rafiniranje nafte. |
| 0Cr17Ni7Al | Visokotemperaturni nosilni deli z delovno temperaturo pod 550 ℃ |
Čas objave: 10. september 2021