Zašto je vermikularni grafitni lijev bolji od sivog lijeva u otpornosti na toplinu?
Zašto je lijevano željezo s vermikularnim grafitom bolje otporno na toplinu od sivog lijeva?
Morfologija grafita: Grafit lijevanog željeza s vermikularnim grafitom je crv-oblika, kratak i debeo, s tupim krajevima. Ova morfologija čini grafit čvršće vezanim za metalnu matricu, što može učinkovito spriječiti prijenos topline i ima mali učinak rezanja na matricu pri visokim temperaturama, smanjujući koncentraciju toplinskog naprezanja. Grafit u obliku ljuskica sivog lijeva je oštar i tanak, poput "izvora pukotina", koji lako uzrokuje širenje pukotine pod visokim temperaturnim toplinskim stresom i smanjuje otpornost na toplinu.
Struktura matrice: Sredstvo za vermikularizaciju i inokulant dodaju se tijekom procesa proizvodnje vermikularnog grafitnog lijevanog željeza kako bi struktura matrice bila gušća i jednoličnija, s manje segregacije komponenti. To mu omogućuje održavanje dobre stabilnosti organizacijske strukture na visokim temperaturama i smanjenje degradacije performansi uzrokovane organizacijskim promjenama. Struktura matrice sivog lijeva slabo je ujednačena i gustoća i sklona je problemima kao što su gruba i labava organizacija na visokim temperaturama, što utječe na otpornost na toplinu.
Kemijski sastav: Lijevano željezo s vermikularnim grafitom često sadrži određenu količinu legirajućih elemenata, poput rijetke zemlje i magnezija. Ovi elementi mogu poboljšati otpornost na oksidaciju i čvrstoću lijevanog željeza na visoke temperature i povećati otpornost na toplinu. Na primjer, elementi rijetke zemlje mogu pročistiti rastaljeno željezo, poboljšati fluidnost rastaljenog željeza, pročistiti zrna, poboljšati organizaciju i poboljšati otpornost na oksidaciju i toplinski zamor. Sivi lijev općenito ima nizak sadržaj legirajućih elemenata, a njegova otpornost na oksidaciju i čvrstoća na visokim temperaturama nisu tako dobri kao kod lijevanog željeza s vermikularnim grafitom.
2. Zašto lijevano željezo s vermikularnim grafitom ima dobru otpornost na toplinu?
Veća otpornost na oksidaciju: U okolini visoke temperature, vermikularno grafitno lijevano željezo može stvoriti gusti oksidni film na površini, koji može spriječiti daljnju oksidaciju unutarnjeg metala, tako da ima bolju otpornost na oksidaciju i može podnijeti dugoročne-učinke viših temperatura.
Bolja otpornost na toplinski zamor: Zbog morfologije grafita i karakteristika organizacije matrice vermikularnog grafitnog lijeva, može se bolje oduprijeti učincima toplinskog naprezanja tijekom ponovljenih ciklusa zagrijavanja i hlađenja, smanjiti stvaranje i širenje pukotina uslijed toplinskog zamora i ima dobru otpornost na toplinski zamor.
Stabilna visoko{0}}temperaturna čvrstoća: Na visokim temperaturama vermikularno grafitno lijevano željezo još uvijek može zadržati visoku čvrstoću. Zbog stabilnosti njegove matrične strukture i uloge legirajućih elemenata manja je vjerojatnost da će se deformirati i slomiti kada bude izložen visokim-temperaturnim opterećenjima, a može dugo raditi stabilno u okruženju visoke-temperature.
Općenito govoreći, lijevano željezo s vermikularnim grafitom može održati dobre performanse u temperaturnom rasponu od 300 stupnjeva - 800 stupnjeva i prikladno je za niz scenarija rada na visokim-temperaturama, kao što su cilindri motora automobila, ispušne cijevi, stakleni kalupi itd.
3. Zašto je toplinska otpornost sivog lijeva slaba?
Utjecaj morfologije grafita: Grafit u sivom livu je ljuspičast. Ova morfologija čini područje sučelja između grafita i matrice velikim i postaje kanal za prijenos topline na visokim temperaturama, ubrzavajući provođenje topline, uzrokujući brzi porast ukupne temperature odljevka. Štoviše, krajevi ljuspičastog grafita su oštri, poput izvora pukotina. Pod djelovanjem toplinskog naprezanja lako je izazvati širenje pukotine, smanjujući čvrstoću i toplinsku otpornost odljevka.
Utjecaj strukture matrice: Struktura matrice sivog lijeva obično ima više nedostataka, kao što su pore, nečistoće itd. Na visokim temperaturama, ti će nedostaci postati mjesta koncentracije naprezanja, što može lako dovesti do lokalnog oštećenja organizacije. Istodobno, struktura matrice također je sklona grafitizaciji na visokim temperaturama, što smanjuje mehanička svojstva odljevka i dodatno utječe na njegovu otpornost na toplinu.
Utjecaj kemijskog sastava: Sivi lijev ima nizak sadržaj legiranih elemenata i nedostaju mu elementi koji mogu poboljšati otpornost na toplinu, kao što su krom, molibden i nikal. Ovi legirani elementi mogu formirati gusti oksidni film na površini odljevka, poboljšati otpornost na oksidaciju i povećati stabilnost i čvrstoću matrice na visokim-temperaturama. Zbog nedostatka ovih elemenata u sivom lijevanom željezu, njegova otpornost na oksidaciju i toplinsku deformaciju su slabe.
