Đúc thép chịu nhiệt là các bộ phận được đúc từ thép hợp kim chịu nhiệt làm nguyên liệu. Trong điều kiện nhiệt độ cao, thép có khả năng chống oxy hóa, độ bền nhiệt độ cao và khả năng chịu nhiệt tốt được gọi là thép chịu nhiệt. Thép chịu nhiệt có thể được chia thành hai loại: thép chống oxy hóa và thép chịu nhiệt theo tính chất của nó. Thép chống oxy hóa còn được gọi là thép không vỏ. Thép cường độ nóng dùng để chỉ thép có khả năng chống oxy hóa tốt ở nhiệt độ cao và độ bền nhiệt độ cao. Trong trường hợp có cùng thành phần hóa học thì trạng thái đúc sẵn có độ bền nhiệt cao hơn trạng thái cán. Các bộ phận bằng thép chịu nhiệt đúc chiếm tỷ trọng lớn trong lĩnh vực thép chịu nhiệt.
Một số loại thép chịu nhiệt hợp kim cao rất khó gia công và biến dạng. Việc sản xuất vật đúc không chỉ tiết kiệm chi phí hơn so với sản phẩm cán mà còn có độ bền cao hơn. Vì vậy, thép đúc chịu nhiệt chiếm tỷ trọng khá lớn trong thép chịu nhiệt. Ngoài việc đúc cát, kỹ thuật đúc chính xác cũng có thể được sử dụng để thu được các sản phẩm có bề mặt nhẵn và kích thước chính xác. Đúc ly tâm thường được sử dụng cho các ống lò nhiệt độ cao để bẻ khóa amoniac và ethylene tổng hợp
Theo cấu trúc kim loại ở trạng thái chuẩn hóa, thép đúc chịu nhiệt có thể được chia thành bốn loại: thép chịu nhiệt ngọc trai, thép chịu nhiệt martensitic, thép chịu nhiệt ferit và thép chịu nhiệt austenit.
1. Thép đúc chịu nhiệt Pearlitic
Các nguyên tố hợp kim của thép đúc chịu nhiệt ngọc trai chủ yếu là crom và molypden, tổng lượng thường không vượt quá 5%. Ngoài ngọc trai và ferit, cấu trúc của nó còn có bainite. Loại thép này có độ bền nhiệt độ cao và hiệu suất xử lý tốt ở 500-600oC. Chúng được sử dụng rộng rãi để chế tạo các bộ phận chịu nhiệt dưới 600oC, chẳng hạn như ống thép nồi hơi, cánh quạt tuabin hơi, cánh quạt, ốc vít, bình cao áp, đường ống, v.v. Các loại tiêu biểu là: 16Mo, 15CrMo, 12Cr1MoV, 12Cr2MoWVTiB, 10Cr2Mo1 , 25Cr2Mo1V, 20Cr3MoWV, v.v.
Việc xử lý nhiệt của vật đúc thép chịu nhiệt ngọc trai chủ yếu được chuẩn hóa hoặc làm nguội và tôi luyện để có được cấu trúc ổn định, tính chất cơ học toàn diện tốt và độ bền cần thiết trong điều kiện nhiệt độ cao.
2. Thép đúc chịu nhiệt Martensitic
Hàm lượng crom của thép đúc chịu nhiệt martensitic thường là 7-13%. Nó có độ bền nhiệt độ cao cao hơn, khả năng chống oxy hóa và khả năng chống ăn mòn hơi nước dưới 650oC, nhưng khả năng hàn kém. 1Cr13, 2Cr13 chứa khoảng 12% crom và các loại thép được phát triển trên cơ sở này như 1Cr11MoV, 1Cr12WMoV, 2Cr12WMoNbVB và các hợp kim khác thường được sử dụng để chế tạo các cánh tuabin hơi, đĩa, trục, ốc vít, v.v. Ngoài ra, 4Cr9Si2, 4Cr10Si2Mo, vv... được sử dụng trong sản xuất van xả cho động cơ đốt trong cũng được sử dụng thép chịu nhiệt martensitic.
Quy trình xử lý nhiệt phổ biến đối với vật đúc thép chịu nhiệt martensitic là chuẩn hóa + ủ.
3. Thép đúc chịu nhiệt Ferritic
Thép đúc chịu nhiệt Ferritic chứa nhiều crom, nhôm, silicon và các nguyên tố khác, tạo thành cấu trúc ferrite một pha, có khả năng chống oxy hóa tốt và chống ăn mòn khí ở nhiệt độ cao, nhưng độ bền nhiệt độ cao của chúng thấp, ở nhiệt độ phòng Độ giòn lớn hơn và khả năng hàn kém. Chẳng hạn như 1Cr13SiAl, 1Cr25Si2, v.v. Thép đúc chịu nhiệt Ferritic thường được sử dụng để chế tạo các bộ phận chịu tải thấp và yêu cầu khả năng chống oxy hóa ở nhiệt độ cao.
Việc xử lý nhiệt của vật đúc thép chịu nhiệt ferit thường áp dụng phương pháp ủ để giảm căng thẳng, sau đó làm nguội nhanh (để nhanh chóng đi qua vùng giòn 400-500oC).
4. Thép đúc chịu nhiệt Austenitic
Thép đúc chịu nhiệt Austenitic chứa nhiều nguyên tố tạo austenite hơn như niken, mangan, nitơ, v.v., ở nhiệt độ trên 600 ° C, nó có độ bền nhiệt độ cao và độ ổn định cấu trúc tốt và hiệu suất hàn tốt. Thường được sử dụng làm vật liệu chịu nhiệt hoạt động ở nhiệt độ trên 600°C. Các loại điển hình là 1Cr18Ni9Ti (321), 1Cr23Ni13 (309), 0Cr25Ni20 (310S), 1Cr25Ni20Si2 (314), 2Cr20Mn9Ni2Si2N, 4Cr14Ni14W2Mo, v.v.
Thép chống oxy hóa Austenitic có thể được xử lý bằng xử lý nhiệt dung dịch nhiệt độ cao để có được biến dạng nguội tốt. Thép cường độ nóng Austenitic trước tiên được xử lý bằng xử lý dung dịch ở nhiệt độ cao, sau đó xử lý lão hóa được thực hiện ở nhiệt độ cao hơn 60-100oC so với nhiệt độ sử dụng để ổn định cấu trúc và kết tủa pha thứ hai để tăng cường ma trận.
Công dụng của Thép Đúc Chịu Nhiệt
Thép chịu nhiệt thường được sử dụng để chế tạo các bộ phận, linh kiện làm việc ở nhiệt độ cao trong các lĩnh vực công nghiệp như nồi hơi, tua bin hơi nước, máy điện, lò nung công nghiệp, ngành hàng không, hóa dầu. Ngoài độ bền nhiệt độ cao và khả năng chống oxy hóa và ăn mòn ở nhiệt độ cao, các bộ phận này còn yêu cầu đủ độ bền, khả năng gia công và khả năng hàn tốt, cũng như mức độ ổn định kết cấu nhất định tùy theo các mục đích sử dụng khác nhau.
Một số loại thép hợp kim chịu nhiệt và ứng dụng của chúng | |
| Lớp thép | Nhiệt độ khả thi và ứng dụng |
| 00Cr12 | Nhiệt độ chống oxy hóa 600 ~ 700oC, dùng làm nhiệt độ cao, thân van áp suất cao, đầu đốt |
| 0Cr13Al | Phạm vi nhiệt độ áp dụng 700 ~ 800oC, lưỡi máy nén tuabin khí |
| 1Cr17 | Chống oxy hóa ở nhiệt độ dưới 900oC, được sử dụng làm bộ phận và vòi phun nhiệt độ cao cho lò nung |
| 1Cr12 | Khả năng chống oxy hóa và độ bền nhiệt độ cao trong khoảng nhiệt độ 600 ~ 700oC và được sử dụng cho các bộ phận nhiệt độ cao của cánh tuabin hơi, vòi phun và van đầu đốt nồi hơi. |
| 1Cr13 | Nhiệt độ chống oxy hóa là 700 ~ 800oC và công dụng của nó tương tự như thép 1Cr12 |
| 0Cr18Ni9,1Cr18Ni9Ti | Nhiệt độ chống oxy hóa dưới 870oC, có thể được sử dụng làm ống bề mặt gia nhiệt nồi hơi, các bộ phận lò sưởi, bộ trao đổi nhiệt, lò múp, bộ chuyển đổi, vòi phun |
| 0Cr18Ni10Ti, 0Cr18Ni11Nb | Nó có khả năng chống ăn mòn và oxy hóa ở nhiệt độ cao trong khoảng nhiệt độ 400 ~ 900oC và có thể được sử dụng cho các phụ kiện đường ống có nhiệt độ làm việc dưới 850oC |
| 0Cr23Ni13 | Nhiệt độ chống oxy hóa lên tới 980oC, được sử dụng cho ống lửa đầu đốt, lưỡi tuabin hơi, thân lò sưởi, thiết bị chuyển đổi metan, thiết bị tách nhiệt độ cao |
| 0Cr25Ni20 | Nhiệt độ chống oxy hóa lên tới 1035oC, được sử dụng để sưởi ấm các bộ phận lò; bộ phận hệ thống truyền khí có nhiệt độ làm việc dưới 950oC |
| 0Cr17Ni12Mo2, 0Cr19Ni13Mo2 | Nhiệt độ chống oxy hóa không thấp hơn 870oC, nhiệt độ làm việc là 600 ~ 750oC, các ống trao đổi nhiệt và phụ kiện lò cho ngành công nghiệp hóa chất và lọc dầu. |
| 0Cr17Ni7Al | Các bộ phận chịu tải nhiệt độ cao với nhiệt độ làm việc dưới 550oC |
Thời gian đăng: Sep-10-2021