เหตุใดเหล็กหล่อกราไฟท์เวอร์มิคูลาร์จึงดีกว่าเหล็กหล่อสีเทาในการต้านทานความร้อน
เหตุใดเหล็กหล่อกราไฟท์เวอร์มิคูลาร์จึงทนความร้อนได้ดีกว่าเหล็กหล่อสีเทา
สัณฐานวิทยาของกราไฟท์: กราไฟท์ของเหล็กหล่อกราไฟท์เวอร์มิคูลาร์มีรูปร่างเหมือนหนอน- สั้นและหนา โดยมีปลายทื่อ สัณฐานวิทยานี้ทำให้กราไฟท์เกาะติดแน่นกับเมทริกซ์ของโลหะมากขึ้น ซึ่งสามารถขัดขวางการถ่ายเทความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ และมีผลกระทบต่อการตัดเพียงเล็กน้อยบนเมทริกซ์ที่อุณหภูมิสูง ซึ่งช่วยลดความเข้มข้นของความเครียดจากความร้อน กราไฟท์เกล็ดของเหล็กหล่อสีเทามีความคมและเรียวเหมือน "แหล่งกำเนิดรอยแตกร้าว" ซึ่งทำให้เกิดรอยแตกร้าวได้ง่ายภายใต้ความเครียดจากความร้อนที่อุณหภูมิสูงและลดความต้านทานความร้อน
โครงสร้างเมทริกซ์: สาร Vermicularizing และหัวเชื้อจะถูกเติมในระหว่างกระบวนการผลิตเหล็กหล่อกราไฟท์ Vermicular เพื่อทำให้โครงสร้างเมทริกซ์มีความหนาแน่นและสม่ำเสมอมากขึ้น โดยมีการแยกส่วนประกอบน้อยลง ช่วยให้สามารถรักษาเสถียรภาพของโครงสร้างองค์กรที่ดีที่อุณหภูมิสูงและลดการเสื่อมประสิทธิภาพที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงองค์กร โครงสร้างเมทริกซ์ของเหล็กหล่อสีเทามีความสม่ำเสมอและความหนาแน่นต่ำ และมีแนวโน้มที่จะเกิดปัญหาต่างๆ เช่น การหยาบและการหลวมที่อุณหภูมิสูง ซึ่งส่งผลต่อการต้านทานความร้อน
องค์ประกอบทางเคมี: เหล็กหล่อกราไฟท์ Vermicular มักประกอบด้วยธาตุผสมอยู่จำนวนหนึ่ง เช่น ธาตุหายากและแมกนีเซียม องค์ประกอบเหล่านี้สามารถปรับปรุงความต้านทานการเกิดออกซิเดชันและความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงของเหล็กหล่อ และเพิ่มความต้านทานความร้อน ตัวอย่างเช่น ธาตุหายากสามารถทำให้เหล็กหลอมเหลวบริสุทธิ์ ปรับปรุงการไหลของเหล็กหลอมเหลว ปรับแต่งเมล็ดข้าว ปรับปรุงการจัดองค์กร และปรับปรุงความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชันและความต้านทานความล้าจากความร้อน โดยทั่วไปเหล็กหล่อสีเทามีองค์ประกอบอัลลอยด์ในปริมาณต่ำ และความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชันและความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงนั้นไม่ดีเท่ากับเหล็กหล่อกราไฟท์เวอร์มิคูลาร์
2. เพราะเหตุใดเหล็กหล่อเวอร์มิคูลาร์กราไฟท์จึงมีความต้านทานความร้อนได้ดี?
ความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชันที่สูงขึ้น: ภายใต้สภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง เหล็กหล่อกราไฟท์ประเภทเวอร์มิคูลาร์สามารถสร้างฟิล์มออกไซด์ที่มีความหนาแน่นบนพื้นผิวได้ ซึ่งสามารถป้องกันไม่ให้โลหะภายในถูกออกซิไดซ์เพิ่มเติมได้ เพื่อให้มีความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชันได้ดีขึ้น และทนทานต่อ-ผลกระทบระยะยาวของอุณหภูมิที่สูงขึ้นได้
ต้านทานความล้าจากความร้อนได้ดีขึ้น: เนื่องจากลักษณะทางสัณฐานวิทยาของกราไฟท์และลักษณะการจัดวางเมทริกซ์ของเหล็กหล่อกราไฟท์ชนิดเวอร์มิคูลาร์ จึงสามารถต้านทานผลกระทบของความเครียดจากความร้อนในระหว่างรอบการให้ความร้อนและความเย็นซ้ำๆ ได้ดีขึ้น ลดการสร้างและการขยายตัวของรอยแตกร้าวเมื่อยล้าจากความร้อน และมีความต้านทานความล้าจากความร้อนได้ดี
ความแข็งแกร่งของอุณหภูมิสูง-ที่เสถียร: ที่อุณหภูมิสูง เหล็กหล่อกราไฟท์ชนิดเวอร์มิคูลาร์ยังคงสามารถรักษาความแข็งแรงสูงไว้ได้ ความเสถียรของโครงสร้างเมทริกซ์และบทบาทขององค์ประกอบโลหะผสมทำให้มีโอกาสน้อยที่จะเปลี่ยนรูปและแตกหักเมื่ออยู่ภายใต้ภาระที่อุณหภูมิสูง- และสามารถทำงานได้อย่างเสถียรในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง-เป็นเวลานาน
โดยทั่วไปแล้ว เหล็กหล่อกราไฟท์ชนิดเวอร์มิคูลาร์สามารถรักษาประสิทธิภาพที่ดีในช่วงอุณหภูมิ 300 องศา - 800 องศา และเหมาะสำหรับสถานการณ์การทำงานที่อุณหภูมิสูง-ที่หลากหลาย เช่น กระบอกสูบเครื่องยนต์ของรถยนต์ ท่อไอเสีย แม่พิมพ์แก้ว เป็นต้น
3. เหตุใดการทนความร้อนของเหล็กหล่อสีเทาจึงต่ำ?
อิทธิพลของสัณฐานวิทยาของกราไฟท์: กราไฟท์ในเหล็กหล่อสีเทามีลักษณะเป็นขุย สัณฐานวิทยานี้ทำให้พื้นที่เชื่อมต่อระหว่างกราไฟท์และเมทริกซ์มีขนาดใหญ่ และกลายเป็นช่องทางในการถ่ายเทความร้อนที่อุณหภูมิสูง เร่งการนำความร้อน ทำให้อุณหภูมิโดยรวมของการหล่อเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว นอกจากนี้ปลายของกราไฟท์เกล็ดยังแหลมคมเหมือนแหล่งกำเนิดรอยแตกร้าว ภายใต้การกระทำของความเครียดจากความร้อน ทำให้เกิดการขยายตัวของรอยแตกร้าวได้ง่าย ส่งผลให้ความแข็งแรงและความต้านทานความร้อนของการหล่อลดลง
อิทธิพลของโครงสร้างเมทริกซ์: โครงสร้างเมทริกซ์ของเหล็กหล่อสีเทามักจะมีข้อบกพร่องมากกว่า เช่น รูพรุน สิ่งเจือปน ฯลฯ ที่อุณหภูมิสูง ข้อบกพร่องเหล่านี้จะกลายเป็นจุดที่มีความเข้มข้นของความเครียด ซึ่งสามารถนำไปสู่ความเสียหายในท้องถิ่นขององค์กรได้อย่างง่ายดาย ในเวลาเดียวกัน โครงสร้างเมทริกซ์ยังมีแนวโน้มที่จะเกิดกราไฟท์ที่อุณหภูมิสูง ซึ่งจะลดคุณสมบัติทางกลของการหล่อและยังส่งผลต่อการต้านทานความร้อนอีกด้วย
อิทธิพลขององค์ประกอบทางเคมี: เหล็กหล่อสีเทามีองค์ประกอบโลหะผสมในปริมาณต่ำและไม่มีองค์ประกอบที่สามารถปรับปรุงการต้านทานความร้อนได้ เช่น โครเมียม โมลิบดีนัม และนิกเกิล องค์ประกอบของโลหะผสมเหล่านี้สามารถสร้างฟิล์มออกไซด์หนาแน่นบนพื้นผิวของการหล่อ ปรับปรุงความต้านทานการเกิดออกซิเดชัน และเพิ่มความเสถียรและ-ความแข็งแกร่งที่อุณหภูมิสูงของเมทริกซ์ เนื่องจากเหล็กหล่อสีเทาขาดองค์ประกอบเหล่านี้ ความต้านทานการเกิดออกซิเดชันและความต้านทานการเปลี่ยนรูปเนื่องจากความร้อนจึงอ่อนแอ
