Темірбетондық болаттың құймасы жоғары температурада қалай жұмыс істейді?

Austenitтің жоғары температурадағы артықшылығы

Temirbasqysh qurama жоғары температурада өзінің austenitті құрылымы арқасында жақсы көрсеткіштер көрсетеді. 304 және 316 маркаларына сәйкес келетін CF8 және CF8M сорттары оның беттік орталықты кубтық торын бастапқы температурадан балқу аймағына дейін сақтайды. Бұл құрылым ферритті болаттардың ұшырайтын фазалық өзгерістерге ұшырамайды, сондықтан кристалдық құрылым өзгерген кезде кенеттен беріктік жоғалтуы болмайды. Орнына беріктік температураға қарай бірқалыпты төмендейді, бұл пештің рамалары, трубалардың ілгіштері және оттегі жанғыштары сияқты бөлшектердің болжанатын жұмыс көрсеткіштерін қамтамасыз етеді.

Кедергінің өсуі және хром оксидінің рөлі

Жоғары температурада болат бөлшегін шынымен қирататын нәрсе тек жұмсару ғана емес, сонымен қатар тотығу да. Тот баспайтын болаттың құймасы қабықшаның пайда болуына қарсы тұрады, себебі құйманың құрамындағы хром бетінде тығыз, жақсы тұрақты хром оксиді қабатын түзеді. Бұл қабат диффузиялық кедергі болып табылады және одан әрі оттегі әсерін баяулатады. Бұл әсер концентрацияға тәуелді. 18 пайыздық хромы бар құйма 870°C-та қанағаттанарлықтай тұрақты, ал хром мөлшерін 25 пайызға дейін көтеру, мысалы, CK20 құйма маркасында, тәжірибелік пайдалану шегін 1000°C-тан асады. Никель де өз үлесін қосады: ол аустенитті тұрақтандырады және термалық циклдар кезінде оксидті қабаттың бекітуін жақсартады.

Құйылған тот баспайтын болат компоненттеріндегі крееп құбылысы

Крип — бұл жоғары температурада тұрақты жүктеме әсерінен болатын бавырлы, тұрақты деформация; ол көптеген пеш бөлшектерінің қызмет ету мерзімін анықтайды. Құйма дән құрылымы, оның аралық дендритті карбидтерімен қоса, қандай да бір артықшылық пен кемшілік болуы мүмкін. Аздап шашыраған карбидтер дән шекараларын бекітеді және алғашқы кезде крип қуыстарының пайда болуын бұғаттайды. Алайда мыңдаған сағаттан кейін осы карбидтер іріленуі мүмкін, ал сигма сияқты жаңа фазалар тұнбаға түсуі мүмкін, нәтижесінде крип беріктігі постепенді түрде төмендейді. Жоғары температурада қызмет етуге арналған құйма маркалы шымыр болаттар, әсіресе ASTM A297 стандартына сәйкес жасалған маркалар, компоненттің қызмет ету мерзімінің соңына дейін тұрақты карбид торын сақтау үшін хром, никель және көміртегінің мөлшерін тепе-теңдікте ұстайды.

Дұрыс марканы таңдау: 304, 316 және 310 маркаларына деректерге негізделген талдау

Әрбір қорытпа үшін тотығу жылдамдығы артатын және беріктік қатты төмендейтін температура шегі бар. Төмендегі кестеде кеңінен қолданылатын үш құйма маркалы шымыр болаттар салыстырылған.

Жылуға төзімді қорытпалар бойынша құрастырылған деректер, соның ішінде «Stainless Steels» деген ASM Specialty Handbook кітабында келтірілген ақпаратқа сүйене отырып, CF8-ден CK20-ға өту циклдық тотығу жағдайларында пайдалану мерзімін екі еседен астам арттырады. CF8M қорытпасындағы молибден тек аздап иілу беріктігін жақсартады; тұрақты жоғары температурада негізгі фактор — хром мен никельдің тепе-теңдігі.

Жылумен өңдеу құрылғысының апатынан алынған сабақтар

Ohayo ştatındaғы коммерциялық жылу өңдеу цехында автоклавтау циклдары үшін 925°C температурада CF8 құймасынан дайындалған себет тәрізді қондырғылар пайдаланылды. Тұрақты жұмыс істегеннен кейін шамамен төрт айдан кейін қондырғылар бірнеше миллиметрге иіліп, олардың ұсталған бөлшектері де пішінін өзгертті. Сонан кейін жүргізілген зерттеу нәтижесінде дән шекараларында күшті тотығу мен карбидтердің қатты ұлғаюы анықталды. Цех қондырғыларды CK20 құймаларымен алмастырды. Хром мен никельдің жоғары мөлшері ауыстыру аралығын екі есе ұзартты, ал өлшемдік тұрақтылықтың жақсаруы пішіні бұзылған бөлшектердің қалдығын шамамен 15 пайызға азайтты. Бұл ауысу бір жыл ішінде өзінің құнын қайтарды, мәселесі, CK20 құймаларының бастапқы бағасы шамамен 30 пайызға жоғары болса да.

Жылулық кеңею мен циклдық жұмыс істеуді теңестіру

Ерітіп құйылатын аустенитті болаттар көміртегілі немесе төмен легирленген болаттарға қарағанда көбірек ұлғаяды. Тәулігіне бірнеше рет қалыпты температурадан 900°C-қа дейін жылыту мен салқындату циклын өткізетін бөлшек үшін жылулық ескіру тотығу қабатын жарықтатып, жаңа металл бетін тотығуға ашады. Жобалауда кең радиустарды қолдану, қиманың сүйір өзгерістерін болдырмау және жұмыс температурасында жеткілікті пластикалық қасиетке ие марканы таңдау химиялық құрамға тең маңызды. Ерітіп құю процесі өзінде осы жағдайда артықшылық береді, себебі ол жылулық жарықтардың пайда болуына қолайлы болатын кернеу концентрациясын азайтатын және біркелкі қабырға қалыңдығын қамтамасыз ететін саңылаусыз өтулерді қалыптастыра алады. JBD сияқты жоғары температурада жұмыс істейтін серіктестерге арналған қорытпалармен маманданған құю зауыттары өздерінің үлгілерін жобалауы мен қатаятын моделдеуін пайдаланып, бұл құймалардың қызмет мерзімін грубалық жасалған бөлшектерден көпшілікпен асырып отырады.