インベストメント鋳造法による耐熱鋼鋳物

耐熱鋼とは、高温耐酸化性と高温強度を備えた鋼を指します。高温酸化耐性は、ワークが高温で長時間動作することを保証するための重要な条件です。高温空気などの酸化環境では、酸素が鋼の表面と化学反応を起こし、さまざまな酸化鉄層を形成します。酸化被膜は非常に緩く、鋼本来の特性を失い、脱落しやすくなります。鋼の耐高温酸化性を向上させるために、鋼に合金元素を添加して酸化物構造を変化させます。一般的に使用される合金元素は、クロム、ニッケル、クロム、シリコン、アルミニウムなどです。鋼の高温耐酸化性は、化学組成のみに関連しています。

高温強度とは、鋼が高温で機械的負荷に長時間耐える能力を指します。高温で機械的負荷がかかる鋼には、主に 2 つの影響があります。1つは軟化です。つまり、温度が上昇すると強度が低下します。2つ目はクリープです。つまり、一定の応力が作用すると、塑性変形の量が時間とともにゆっくりと増加します。高温での鋼の塑性変形は、粒内すべりと粒界すべりによって引き起こされます。鋼の高温強度を向上させるために、通常、合金化法が使用されます。すなわち、鋼に合金元素を添加して原子間の結合力を向上させ、良好な組織を形成する。クロム、モリブデン、タングステン、バナジウム、チタンなどを追加すると、鋼マトリックスを強化し、再結晶温度を上昇させ、Cr23C6、VC、TiC などの強化相炭化物または金属間化合物を形成することもできます。これらの強化相は、高温でも安定で、溶解せず、凝集せず、硬度を維持します。ニッケルは主に次の目的で添加されます。オーステナイト.オーステナイトはフェライトよりも原子が密に並び、原子同士の結合力が強く、原子が拡散しにくい性質を持っています。したがって、オーステナイトの高温強度が優れています。耐熱鋼の高温強度は、化学組成だけでなく、微細構造にも関係していることがわかります。

高合金耐熱鋼鋳物使用温度が650℃を超える場面で広く使用されています。耐熱鋼鋳物とは、高温で機能する鋼を指します。耐熱鋳鋼の開発は、発電所、ボイラー、ガスタービン、内燃機関、航空エンジンなど、さまざまな産業分野の技術進歩と密接に関係しています。さまざまな機械や装置で使用されるさまざまな温度と応力、およびさまざまな環境により、使用される鋼の種類も異なります。

各国の耐熱鋳鋼規格
1) 中国規格
GB/T 8492-2002「耐熱鋼鋳物の技術的条件」は、さまざまな耐熱鋳鋼の等級と室温での機械的特性を指定しています。
2) ヨーロッパ規格
EN 10295-2002 耐熱鋳鋼規格には、オーステナイト系耐熱ステンレス鋼、フェライト系耐熱ステンレス鋼、オーステナイト系フェライト系二相耐熱ステンレス鋼、ニッケル基合金、コバルト基合金が含まれます。
3) アメリカ規格
ANSI/ASTM 297-2008「General Industrial Iron-Chromium, Iron-Chromium-Nickel Heat-resistant Steel Castings」で指定された化学組成は、承認の基礎であり、機械的性能試験は購入者が要求した場合にのみ実施されます。注文の時間。耐熱鋳鋼に関するその他の米国規格には、ASTM A447/A447M-2003 および ASTM A560/560M-2005 があります。
4) ドイツ規格
DIN 17465「耐熱鋼鋳物の技術条件」では、さまざまな耐熱鋳鋼グレードの化学組成、室温での機械的特性、および高温機械的特性が個別に指定されています。
5) 日本規格
JISG5122-2003「耐熱鋼鋳物」のグレードは基本的に米国規格ASTMと同じです。
6) ロシア規格
中クロムおよび高クロム耐熱鋼を含む、GOST 977-1988 で指定された 19 の耐熱鋳鋼グレードがあります。

耐熱鋼の寿命に及ぼす化学組成の影響
耐熱鋼の耐用年数に影響を与える可能性のある化学元素は非常に多様です。これらの効果は、組織の安定性の向上、酸化の防止、オーステナイトの形成と安定化、および腐食の防止に現れます。たとえば、耐熱鋼の微量元素である希土類元素は、鋼の耐酸化性を大幅に向上させ、熱可塑性を変化させることができます。耐熱鋼および合金の基本的な材料は、一般に比較的融点が高く、自己拡散活性化エネルギーが高く、または積層欠陥エネルギーが低い金属および合金を選択します。さまざまな耐熱鋼および高温合金の製錬プロセスには非常に高い要件があります。これは、鋼に介在物または特定の冶金学的欠陥が存在すると、材料の耐久強度限界が低下するためです。

溶体化処理などの先端技術が耐熱鋼の寿命に与える影響
金属材料の場合、さまざまな熱処理プロセスを使用すると、構造と粒子サイズに影響が及び、熱活性化の難易度が変化します。鋳造破損の解析では、破損につながる多くの要因がありますが、主に熱疲労が亀裂の発生と進展につながります。それに対応して、亀裂の開始と伝播に影響を与える一連の要因があります。その中でも、亀裂は主に硫化物に沿って発達するため、硫黄含有量は非常に重要です。硫黄含有量は、原材料の品質と製錬の影響を受けます。水素の保護雰囲気下で動作する鋳物では、水素に硫化水素が含まれていると、鋳物が硫化します。第二に、溶体化処理の適切性は、鋳物の強度と靭性に影響を与えます。