Чому вермикулярно-графітовий чавун кращий за сірий чавун за термостійкістю?
Чому вермикулярно-графітовий чавун кращий за термостійкістю, ніж сірий чавун?
Морфологія графіту. Графіт вермикулярного чавуну має черв’якову-форму, короткий і товстий, з тупими кінцями. Ця морфологія робить графіт більш міцним зв’язком з металевою матрицею, що може ефективно перешкоджати теплопередачі, і має невеликий різальний вплив на матрицю при високих температурах, зменшуючи концентрацію термічної напруги. Лускатий графіт сірого чавуну гострий і тонкий, як «джерело тріщини», яке легко спричинити поширення тріщини під високотемпературним термічним навантаженням і знизити термостійкість.
Структура матриці: вермікуляризуючий агент і модифікатор додають під час процесу виробництва чавуну з вермикулярним графітом, щоб зробити структуру матриці більш щільною та однорідною з меншим розподілом компонентів. Це дозволяє підтримувати хорошу стабільність організаційної структури при високих температурах і зменшувати погіршення продуктивності, викликане організаційними змінами. Матрична структура сірого чавуну має погану однорідність і щільність, і схильна до таких проблем, як груба та пухка організація при високих температурах, що впливає на термостійкість.
Хімічний склад: чавун із вермікулярним графітом часто містить певну кількість легуючих елементів, таких як рідкісні землі та магній. Ці елементи можуть покращити стійкість до окислення та високотемпературну міцність чавуну та підвищити термостійкість. Наприклад, рідкоземельні елементи можуть очищати розплавлене залізо, покращувати текучість розплавленого заліза, очищати зерна, покращувати організацію та покращувати стійкість до окислення та стійкість до термічної втоми. Сірий чавун зазвичай має низький вміст легуючих елементів, а його стійкість до окислення та високотемпературна міцність не такі добрі, як у вермикулярного графітового чавуну.
2. Чому вермикулярний графітовий чавун має добру теплостійкість?
Вища стійкість до окислення. У середовищі з високою температурою вермикулярний графітовий чавун може утворювати щільну оксидну плівку на поверхні, яка може запобігти подальшому окисленню внутрішнього металу, завдяки чому він має кращу стійкість до окислення та може витримувати довгострокові -впливи високих температур.
Кращий опір термічній втомі: завдяки морфології графіту та характеристикам організації матриці вермикулярного графітового чавуну він може краще протистояти впливу термічної напруги під час повторюваних циклів нагрівання та охолодження, зменшити утворення та розширення тріщин термічної втоми та має хорошу стійкість до термічної втоми.
Стабільна -температурна міцність. За високих температур чавун із вермікулярним графітом може зберігати високу міцність. Стабільність його матричної структури та роль легуючих елементів зменшує ймовірність його деформації та руйнування під дією високих-температурних навантажень, і він може стабільно працювати за високо-температурного середовища протягом тривалого часу.
Загалом чавун із вермікулярним графітом може підтримувати хороші показники в температурному діапазоні 300 градусів - 800 градусів і підходить для різноманітних сценаріїв роботи при високих-температурах, наприклад, циліндрів автомобільних двигунів, вихлопних труб, скляних форм тощо.
3. Чому жароміцність сірого чавуну низька?
Вплив морфології графіту: Графіт у сірому чавуні пластівчастий. Ця морфологія робить площу розділу між графітом і матрицею великою та стає каналом для передачі тепла при високих температурах, прискорюючи теплопровідність, викликаючи швидке підвищення загальної температури виливка. Крім того, кінці лускатого графіту гострі, як джерела тріщин. Під дією термічної напруги легко викликати розширення тріщини, зниження міцності і термостійкості виливка.
Вплив матричної структури: Матрична структура сірого чавуну зазвичай має більше дефектів, таких як пори, домішки тощо. При високих температурах ці дефекти стають місцями концентрації напруги, що може легко призвести до локального пошкодження організації. У той же час структура матриці також схильна до графітизації при високих температурах, що знижує механічні властивості виливка і додатково впливає на його термостійкість.
Вплив хімічного складу: сірий чавун має низький вміст легуючих елементів і не містить елементів, які можуть підвищити термостійкість, таких як хром, молібден і нікель. Ці елементи сплаву можуть утворювати щільну оксидну плівку на поверхні виливка, підвищувати стійкість до окислення та підвищувати стабільність і високо-температурну міцність матриці. Через відсутність цих елементів у сірому чавуні слабка стійкість до окислення та термічної деформації.
