Hitaþolnar stálsteypur með fjárfestingarsteypuferli

Hitaþolið stál vísar til stáls með háhitaoxunarþol og háhitastyrk. Oxunarþol við háan hita er mikilvægt skilyrði til að tryggja að vinnustykkið virki í langan tíma við háan hita. Í oxandi umhverfi eins og háhitalofti hvarfast súrefni efnafræðilega við stályfirborðið til að mynda margs konar járnoxíðlög. Oxíðlagið er mjög laust, tapar upprunalegum eiginleikum stáls og á auðvelt með að detta af. Til að bæta oxunarþol stáls við háan hita er málmblöndur bætt við stálið til að breyta oxíðbyggingunni. Almennt notaðir málmblöndur eru króm, nikkel, króm, kísill, ál og svo framvegis. Oxunarþol stáls við háan hita tengist aðeins efnasamsetningunni.

Háhitastyrkur vísar til getu stáls til að halda uppi vélrænu álagi í langan tíma við háan hita. Það eru tvö megináhrif stáls undir vélrænni álagi við háan hita. Eitt er mýking, það er að styrkurinn minnkar með hækkandi hitastigi. Annað er skrið, það er, undir áhrifum stöðugrar streitu, eykst magn plastaflögunar hægt með tímanum. Plastaflögun stáls við háan hita stafar af innrennslisskriði og kornamörkum. Til að bæta háhitastyrk stáls eru málmblöndur venjulega notaðar. Það er að segja að málmblöndurefnum er bætt við stálið til að bæta tengikraftinn milli atóma og mynda hagstæða uppbyggingu. Að bæta við krómi, mólýbdeni, wolfram, vanadíum, títan o.s.frv., getur styrkt stálgrunnið, aukið endurkristöllunarhitastigið og getur einnig myndað styrkingarfasa karbíð eða millimálmsambönd, eins og Cr23C6, VC, TiC, osfrv. Þessir styrkingarfasar eru stöðugt við háan hita, leysast ekki upp, safnast ekki saman til að vaxa og viðhalda hörku þeirra. Nikkel er aðallega bætt við til að fáaustenít. Atómin í austeníti eru þéttari en ferrít, tengikraftur milli atóma er sterkari og dreifing atóma erfiðari. Þess vegna er háhitastyrkur austeníts betri. Það má sjá að háhitastyrkur hitaþolins stáls er ekki aðeins tengdur efnasamsetningu, heldur einnig í tengslum við örbyggingu.

Hitaþolinn hárblendistálsteypueru mikið notaðar í tilefni þar sem vinnuhiti fer yfir 650 ℃. Hitaþolnar stálsteypur vísa til stáls sem vinna við háan hita. Þróun hitaþolinna stálsteypu er nátengd tækniframförum ýmissa iðnaðargeira eins og raforkuvera, katla, gastúrbína, brunahreyfla og flugvéla. Vegna mismunandi hitastigs og álags sem notaðar eru af ýmsum vélum og tækjum, svo og mismunandi umhverfi, eru stálgerðirnar sem notaðar eru einnig mismunandi.

Staðlar um hitaþolið steypu stál í mismunandi löndum
1) Kínverskur staðall
GB/T 8492-2002 "Tæknilegar aðstæður fyrir hitaþolnar stálsteypur" tilgreinir einkunnir og stofuhita vélrænni eiginleika ýmissa hitaþolinna steypustála.
2) Evrópustaðall
EN 10295-2002 hitaþolið steypustálstaðlar innihalda austenítískt hitaþolið ryðfrítt stál, ferrítískt hitaþolið ryðfrítt stál og austenítískt-ferrítískt tvíhliða hitaþolið ryðfrítt stál, svo og nikkel-undirstaða málmblöndur og kóbalt-undirstaða málmblöndur.
3) Amerískir staðlar
Efnasamsetningin sem tilgreind er í ANSI/ASTM 297-2008 "General Industrial Iron-Chromium, Iron-Chromium-Nickel Heat-resistant Steel Castings" er grundvöllur samþykkis og er vélrænni árangursprófið aðeins framkvæmt þegar kaupandi óskar eftir því kl. tímapunkti pöntunar. Aðrir amerískir staðlar sem fela í sér hitaþolið steypustál eru ASTM A447/A447M-2003 og ASTM A560/560M-2005.
4) Þýskur staðall
Í DIN 17465 „Tæknilegar aðstæður fyrir hitaþolnar stálsteypur“ eru efnasamsetning, vélrænni eiginleikar við stofuhita og háhita vélrænni eiginleikar ýmissa hitaþolinna steypu stáltegunda sérstaklega tilgreind.
5) Japanskur staðall
Einkunnirnar í JISG5122-2003 „Heat-resistant Steel Castings“ eru í grundvallaratriðum þær sömu og American Standard ASTM.
6) Rússneskur staðall
Það eru 19 hitaþolnar steypustáltegundir sem tilgreindar eru í GOST 977-1988, þar á meðal meðalkróm og hákróm hitaþolið stál.

Áhrif efnasamsetningar á endingartíma hitaþolins stáls
Það eru nokkuð fjölbreyttir efnafræðilegir þættir sem geta haft áhrif á endingartíma hitaþolins stáls. Þessi áhrif koma fram í því að auka stöðugleika byggingarinnar, koma í veg fyrir oxun, mynda og koma á stöðugleika austeníts og koma í veg fyrir tæringu. Til dæmis geta sjaldgæf jarðefni, sem eru snefilefni í hitaþolnu stáli, bætt oxunarþol stáls verulega og breytt hitaþolinu. Grunnefni í hitaþolnu stáli og málmblöndur velja almennt málma og málmblöndur með tiltölulega hátt bræðslumark, mikla sjálfdreifingarorku eða litla stöflunarorku. Ýmis hitaþolið stál og háhita málmblöndur gera mjög miklar kröfur til bræðsluferlisins, vegna þess að tilvist innfellinga eða ákveðinna málmvinnslugalla í stálinu mun draga úr þolmörkum efnisins.

Áhrif háþróaðrar tækni eins og lausnarmeðferðar á endingartíma hitaþolins stáls
Fyrir málmefni mun notkun mismunandi hitameðhöndlunarferla hafa áhrif á uppbyggingu og kornastærð og þar með breyta erfiðleikastig hitauppstreymis. Við greiningu á steypubilun eru margir þættir sem leiða til bilunarinnar, aðallega hitaþreyta leiðir til sprunguupphafs og þróunar. Að sama skapi eru nokkrir þættir sem hafa áhrif á upphaf og útbreiðslu sprungna. Meðal þeirra er brennisteinsinnihaldið afar mikilvægt vegna þess að sprungurnar myndast að mestu meðfram súlfíðum. Brennisteinsinnihaldið hefur áhrif á gæði hráefnisins og bræðslu þeirra. Fyrir steypu sem vinna undir verndandi andrúmslofti vetnis, ef brennisteinsvetni er í vetninu, verða steypuefnin brennisteinsbætt. Í öðru lagi mun fullnægjandi lausnarmeðferð hafa áhrif á styrk og seigleika steypunnar.