Qu'est-ce que la fonte résistante à la chaleur?

La fonte résistante à la chaleur est un type de matériau en fonte spécialement conçu pour un fonctionnement à long terme dans des environnements à haute température (généralement supérieurs à 600 degrés C) et à maintenir de bonnes performances. Contrairement à la fonte ordinaire, il peut résister efficacement:

Oxydation (peeling): Dans une atmosphère oxydante à haute température (comme l'air), un film d'oxyde dense, stable et hautement adhésif (tel que sio ₂, al ₂ o ∝, cr ₂ o ∝) est formé à la surface pour empêcher l'oxygène de continuer à diffuser et à corroder l'intérieur.

Croissance: Il s'agit de la faiblesse mortelle de la fonte ordinaire à des températures élevées. Pendant le chauffage et le refroidissement répétés, des facteurs tels que l'oxydation interne (infiltration d'oxygène le long des feuilles de graphite ou des joints de grains), du graphitisation (décomposition du cémentite en graphite), de la transformation de phase (transformation de ferrite \/ austénite), etc. provoquer une expansion de volume irréversible du matériau (la perte de la perte, la perte de la perte. La fonte résistante à la chaleur supprime considérablement le phénomène de la «croissance» par l'alliage et le contrôle de la microstructure.

La clé du mécanisme de résistance à la chaleur
Éléments en alliage: La résistance à la chaleur est principalement obtenue en ajoutant des éléments tels que le silicium (Si), le chrome (CR), l'aluminium (AL), etc.

Silicon (Si): It is the lowest cost and most widely used heat-resistant element. High silicon cast iron (>5% si) forme un film de protection SIO dense ₂ à sa surface. Le silicium peut également augmenter le point de transition de phase, réduire la contrainte de transition de phase et stabiliser la matrice de ferrite (la ferrite a une meilleure résistance à la chaleur que la perlite \/ cémentite).

Chromium (Cr): forms a very stable Cr ₂ O ∝ protective film with excellent oxidation resistance. Chromium can significantly improve high-temperature strength and hardness, stabilize carbides (but excessive carbides may affect thermal conductivity and thermal shock resistance). High chromium cast iron (>15% CR) a une excellente résistance à la chaleur.

Aluminium (AL): forme un film protecteur dense et fort al ₂ o ∝, avec une excellente résistance à l'oxydation. L'aluminium est également un fort élément formant de ferrite. La fonte élevée en alumine a une résistance à la chaleur exceptionnelle, mais ses propriétés de coulée et de traitement mécanique sont médiocres.

Nickel (Ni): principalement utilisé dans la fonte auusténitique résistante à la chaleur (comme la série Ni Resist) pour améliorer la résistance à haute température, la ténacité, la résistance à la fatigue de la chaleur et la résistance à la corrosion, et pour stabiliser la structure austénitique.

Morphologie du graphite: le graphite sphérique (fonte nodulaire) a une résistance et une ténacité plus élevées que le graphite de flocons (fonte grise), et le graphite est isolé et distribué, réduisant les canaux d'oxygène pour pénétrer à travers les flocons de graphite et améliorer considérablement leur résistance à la croissance. Par conséquent, l'application du fer ductile résistant à la chaleur dépasse de loin celle de la fonte grise résistante à la chaleur.

Structure matricielle: La matrice de ferrite est la structure matricielle la plus couramment utilisée pour la fonte résistante à la chaleur en raison de son manque de transformation de phase (ou de la température de transformation de phase élevée) pendant le chauffage et le refroidissement, le changement de petit volume et la bonne résistance à la croissance. La matrice austénitique est stable à des températures élevées et a également une bonne résistance de croissance et une résistance à haute température.

Types principaux (classés par les éléments et normes en alliage)
Fon de fonte résistant à la chaleur à haute chaleur: comme RTSI5 (≈ 5% SI), RQTSI5 (fer ductile). Faible coût, bon antioxydant et résistance à la croissance inférieure à 900 degrés C. largement utilisés.

Fonte résistante à la chaleur en aluminium au silicium: comme RQTSI4AL1 (fer ductile, ≈ 4% Si +1% al). L'ajout d'aluminium améliore la densité du film de protection, et la température résistante à la chaleur peut atteindre 950-1050 degré C.

Fonte résistante à la chaleur en silicium en aluminium: telles que rqtai4si4 (fer ductile, ≈ 4% al +4% Si), rtai5si5 (fer gris). La température résistante à la chaleur peut atteindre plus de 1100 degrés C, mais les performances de coulée et de traitement sont médiocres.

Fon de fonte résistante à la chaleur à la chaleur élevée: comme RQTCR16 (fer ductile, ≈ 16% Cr), RTCR16 (fer gris). En formant un film de protection CR ₂ O ∝, il a une excellente résistance d'oxydation, une résistance à haute température et peut résister à des températures jusqu'à 900-1100 C. Il a également une bonne résistance à l'usure.

Fonte résistante à la chaleur austénitique basée sur le nickel: telles que d -5 s (ni résister d -5, contenant ni, cr, cu, etc.). La matrice austénitique a une excellente résistance à haute température, de la ténacité, une résistance à la fatigue de la chaleur et une résistance à la corrosion, avec une température de résistance à la chaleur de plus de 950 degrés C. couramment utilisé dans des situations exigeantes.

Zones d'application principales
La fonte résistante à la chaleur est largement utilisée dans les composants de l'équipement industriel qui nécessitent une résistance à haute température, comme:

Fournaise de chauffage et traitement chauffant: Assiette inférieure du four, barre de four, rail de guidage, réservoir de moufle, panier de matériau, creuset, tube de rayonnement, cadre de porte de la fournaise.

Composants de la chaudière: grille, buse de brûleur, pièces d'échangeur de chaleur.

Industries chimiques et pétrochimiques: supports de tuyaux de fissuration, tuyaux de conversion, composants de vanne à haute température.

Cément de ciment: planche de grille, panneau de doublure.

Industrie de la fabrication de verre: des boîtes de recuit, des moules.

Incinérateur: grille, plateau de cendres.

Avantages et inconvénients
Avantage:

Bonne résistance à l'oxydation à haute température et résistance à la croissance.

Par rapport à l'acier résistant à la chaleur, le coût est plus bas.

Bonnes performances de coulée, capables de fabriquer des pièces avec des formes complexes.

Un certain niveau de résistance à l'usure et de résistance à la corrosion (en particulier pour les types élevés de chrome).

Bonne résistance aux chocs thermiques (certains types).

Inconvénients:

La résistance, la plasticité et la ténacité à température ambiante sont généralement inférieures à celles de l'acier résistant à la chaleur.

Certains types d'alliages élevés, tels que la fonte élevée en alumine, ont de mauvaises propriétés de moulage et de traitement mécanique.

La résistance à haute température (en particulier la résistance au fluage) est généralement inférieure à celle des aciers résistants à la chaleur de haut grade et des alliages à haute température.

résumer
La fonte résistante à la chaleur peut résister efficacement à l'oxydation et à la «croissance» des dommages dans les atmosphères oxydantes à haute température en ajoutant des éléments d'alliage spécifiques (principalement SI, CR, AL) et en contrôlant la morphologie du graphite (de préférence sphérique) et la structure matricielle (de préférence ferrite ou austénite). Il s'agit d'un choix de matériau économique et fiable pour fabriquer des composants à haute température tels que les fours industriels, les chaudières et les équipements chimiques dans la plage de température de 600 degrés C à 1100 degrés C. Selon une température de travail spécifique, une atmosphère, des conditions de stress et des besoins en coût, différents types de fonte de thermosphère (au silicium élevé, a sélectionné en aluminium, un chrome élevé, une thermosténale, etc.).