Жаростойкий чугун это чугун который может использован при повышенных температурах, при этом нельзя путать его с жаропрочным.
Можно разделить на три категории:
1. Серый.
2. Белый.
3. Легированный чугун.
Так как жаростойкость например у легированных заключается в том, что они могут работать до до т-ры 1000—1100° С, а в присутствии влаги до т-ры 800—850° С.
Это чугун отличающийся жаростойкостью. Стоек против интенсивного окисления и роста (см. Рост чугуна) на воздухе и в др. газовых средах при повышенной т-ре. Используется с 20-х гг. 20 в.
Жаростойкий чугун подразделяют на серый чугун (с графитом пластинчатой или шаровидной формы), белый чугун (с эвтектическими или заэвтектическими карбидами) и легированный чугун, например алюминиевый, кремнистый и хромистый с ферритной у перлитной , аустенитной или мартенситной металлической основой.
Основным легирующими элементами в жаростойком чугуне являются алюминий, хром и кремний.
Кроме того, чугун легируют никелем и марганцем. Другие элементы (молибден, медь, титан и редкоземельные металлы) также улучшают его физико-меж. св-ва.
Содержание легирующих элементов определяется назначением чугуна при условии, что на его поверхности образуются защитные окисные пленки.
Повышение жаростойкости чугуна
Стойкость к росту чугуна повышают, не допуская внутреннего окисления, графитизации и фазовых превращений в температурной зоне эксплуатации.
Для серых и белых жаростойких чугунов предпочтительна однофазная (аустенитная или ферритная) металлическая основа с разобщенными кристаллитами графита или с устойчивыми карбидами легирующих элементов.
Жаростойкость чугуна повышается при переходе графита от пластинчатой к шаровидной форме.
Легированный кремнием или алюминием чугун подвержен обезуглероживанию, протекающему при наличии в рабочей среде кислорода, двуокиси углерода и водорода.
Со временем оно прекращается и тогда взаимодействие окислительных компонентов рабочей среды с чугуном часто развивается по схеме межкристаллитной коррозии.
Обезуглероживание предотвращают добавками к чугуну хрома (0,5—0,8%). Воздействие на чугун газовых сред (кислорода, воздуха, водяного пара, двуокиси углерода, окиси углерода) различно.
Так, легированные чугуны жаростойки в воздухе до т-ры 1000—1100° С, в парах воды — только до т-ры 800—850° С. Предельный рост чугуна (50—70%) происходит в среде двуокиси углерода с парами воды.
Наиболее опасно для долговечности чугуна чередование окислительной и восстановительной сред. Низкой жаростойкостью в среде, содержащей серу, отличается чугун, легированный никелем.
Относительно высокой сопротивляемостью действию такой среды характеризуется чугун, легированный хромом (25—35%), кремнием (12—14%) и алюминием (16—24 %).
Окисные пленки полностью разрушаются на высоколегированных марганцовистых (12—16% Мn) и никелевых (18— 25% Ni) чугунах вследствие существенного различия в законах изменения (в зависимости от т-ры) коэфф. линейного расширения окисного слоя и осн. металла, а также слабой адгезии пленки.
Жаростойкость таких чугунов повышают дополнительным легированием хромом (2—5%), кремнием (4—6%) и алюминием (4— 6%).
Церий, лантан или иттрий (0,2— 0,3% каждого) повышают жаростойкость (при т-ре 1000—1100° С) хромистого (> 12—14% Сr) и алюминиевого (12—16% Аl) чугуна в 1,5— 2,5 раза.
Наиболее значительный рост чугуна происходит вследствие внутреннего окисления.
В результате графитизации цементита изменение линейных размеров отливки не превышает 0,5—0,6%.
Кроме того, рост вследствие графитизации не столь резко ухудшает физико-мех. св-ва чугунов, как рост при окислении.
При термоциклировании объемные изменения чугуна могут быть вызваны также фазовыми превращениями и диффузионным порообразованием из-за растворения и выделения графита.
Термоциклирование особенно опасно для роста чугуна в условиях больших скоростей нагрева и охлаждения, а также воздействия химически агрессивных компонентов рабочей среды.
Образований трещин
Под влиянием даже небольших, но многократно повторяющихся фазовых и термических напряжений образуются трещины.
Поры и трещины способствуют протеканию внутреннего окисления как серых, так и белых чугунов и, тем самым, быстрому разрушению.
Чувствительность чугуна к образованию трещин (термическому удару) повышается с ростом степени легированности хромом, алюминием и кремнием. Улучшают эту характеристику добавками никеля и молибдена.
Применение жаростойкого чугуна
Из малолегированных (0,5— 2,7% Сr) жаростойкий чугун перлитного класса марок ЖЧХ изготовляют изделия, эксплуатируемые до т-ры 550— 650° С.
При т-ре 800—900° С используют изделия из чугуна, содержащего 5,0—6,0% Si, марок ЖЧС и ЖЧСШ ферритоперлитного класса с пластинчатой или шаровидной формой графита.
При эксплуатации выше т-ры 1000° С изделия изготовляют из хромистого чугуна (23—32% Сr) ферритного класса марки ЖЧХ-30, обычного алюминиевого (19— 25% Аl) и высокопрочного чугуна с шаровидной формой графита также ферритного класса марок ЖЧЮ и ЖЧЮШ.
Статья на тему жаростойкий чугун