Piezas de fundición de acero resistentes al calor mediante proceso de fundición a la cera perdida

El acero resistente al calor se refiere al acero con resistencia a la oxidación a altas temperaturas y resistencia a altas temperaturas. La resistencia a la oxidación a altas temperaturas es una condición importante para garantizar que la pieza de trabajo funcione durante mucho tiempo a altas temperaturas. En un ambiente oxidante como el aire a alta temperatura, el oxígeno reacciona químicamente con la superficie del acero para formar una variedad de capas de óxido de hierro. La capa de óxido está muy suelta, pierde las características originales del acero y se cae fácilmente. Para mejorar la resistencia a la oxidación del acero a altas temperaturas, se añaden elementos de aleación al acero para cambiar la estructura del óxido. Los elementos de aleación más utilizados son cromo, níquel, cromo, silicio, aluminio, etc. La resistencia a la oxidación del acero a altas temperaturas sólo está relacionada con la composición química.

La resistencia a altas temperaturas se refiere a la capacidad del acero para soportar cargas mecánicas durante mucho tiempo a altas temperaturas. Hay dos efectos principales del acero bajo carga mecánica a alta temperatura. Uno se está ablandando, es decir, la resistencia disminuye al aumentar la temperatura. El segundo es la fluencia, es decir, bajo la acción de una tensión constante, la cantidad de deformación plástica aumenta lentamente con el tiempo. La deformación plástica del acero a alta temperatura es causada por deslizamiento intragranular y deslizamiento del límite de grano. Para mejorar la resistencia del acero a altas temperaturas, se suelen utilizar métodos de aleación. Es decir, se añaden elementos de aleación al acero para mejorar la fuerza de enlace entre los átomos y formar una estructura favorable. La adición de cromo, molibdeno, tungsteno, vanadio, titanio, etc., puede fortalecer la matriz de acero, aumentar la temperatura de recristalización y también puede formar carburos de fase de fortalecimiento o compuestos intermetálicos, como Cr23C6, VC, TiC, etc. Estas fases de fortalecimiento son estables a altas temperaturas, no se disuelven, no se agregan para crecer y mantienen su dureza. El níquel se añade principalmente para obteneraustenita. Los átomos de la austenita están dispuestos más apretados que los de la ferrita, la fuerza de enlace entre los átomos es más fuerte y la difusión de los átomos es más difícil. Por lo tanto, la resistencia a altas temperaturas de la austenita es mejor. Se puede ver que la resistencia a altas temperaturas del acero resistente al calor no solo está relacionada con la composición química, sino también con la microestructura.

Alta aleación resistente al calorfundiciones de aceroSe utilizan ampliamente en ocasiones en las que la temperatura de trabajo supera los 650 ℃. Las piezas fundidas de acero resistentes al calor se refieren a aceros que trabajan a altas temperaturas. El desarrollo de piezas de fundición de acero resistentes al calor está estrechamente relacionado con el progreso tecnológico de diversos sectores industriales, como centrales eléctricas, calderas, turbinas de gas, motores de combustión interna y motores aeronáuticos. Debido a las diferentes temperaturas y tensiones utilizadas por las distintas máquinas y dispositivos, así como a los diferentes entornos, los tipos de acero utilizados también son diferentes.

Normas de acero fundido resistente al calor en diferentes países.
1) Estándar chino
GB/T 8492-2002 "Condiciones técnicas para fundiciones de acero resistentes al calor" especifica los grados y las propiedades mecánicas a temperatura ambiente de varios aceros fundidos resistentes al calor.
2) Estándar europeo
Las normas de acero fundido resistente al calor EN 10295-2002 incluyen acero inoxidable austenítico resistente al calor, acero inoxidable ferrítico resistente al calor y acero inoxidable dúplex austenítico-ferrítico resistente al calor, así como aleaciones a base de níquel y aleaciones a base de cobalto.
3) Estándares americanos
La composición química especificada en ANSI/ASTM 297-2008 "Fundiciones de acero resistentes al calor de hierro-cromo, hierro-cromo-níquel industriales generales" es la base de aceptación, y la prueba de desempeño mecánico solo se realiza cuando el comprador lo solicita en el momento de realizar el pedido. Otras normas estadounidenses que involucran acero fundido resistente al calor incluyen ASTM A447/A447M-2003 y ASTM A560/560M-2005.
4) Estándar alemán
En la norma DIN 17465 "Condiciones técnicas para piezas de fundición de acero resistentes al calor" se especifican por separado la composición química, las propiedades mecánicas a temperatura ambiente y las propiedades mecánicas a alta temperatura de distintas calidades de acero fundido resistente al calor.
5) Estándar japonés
Los grados en JISG5122-2003 "Fundiciones de acero resistentes al calor" son básicamente los mismos que los de la norma estadounidense ASTM.
6) Estándar ruso
Hay 19 grados de acero fundido resistentes al calor especificados en GOST 977-1988, incluidos aceros resistentes al calor con contenido medio y alto de cromo.

La influencia de la composición química en la vida útil del acero resistente al calor.
Existe una gran variedad de elementos químicos que pueden afectar la vida útil del acero resistente al calor. Estos efectos se manifiestan al mejorar la estabilidad de la estructura, prevenir la oxidación, formar y estabilizar austenita y prevenir la corrosión. Por ejemplo, las tierras raras, que son oligoelementos en el acero resistente al calor, pueden mejorar significativamente la resistencia a la oxidación del acero y cambiar la termoplasticidad. Los materiales básicos de acero y aleaciones resistentes al calor generalmente eligen metales y aleaciones con un punto de fusión relativamente alto, alta energía de activación de autodifusión o baja energía de falla de apilamiento. Varios aceros resistentes al calor y aleaciones de alta temperatura tienen requisitos muy altos en el proceso de fundición, porque la presencia de inclusiones o ciertos defectos metalúrgicos en el acero reducirán el límite de resistencia a la resistencia del material.

La influencia de la tecnología avanzada, como el tratamiento con solución, en la vida útil del acero resistente al calor.
Para los materiales metálicos, el uso de diferentes procesos de tratamiento térmico afectará la estructura y el tamaño del grano, cambiando así el grado de dificultad de la activación térmica. En el análisis de falla de fundición, hay muchos factores que conducen a la falla, principalmente la fatiga térmica conduce al inicio y desarrollo de grietas. En consecuencia, existen una serie de factores que afectan la iniciación y propagación de las grietas. Entre ellos, el contenido de azufre es extremadamente importante porque las grietas se desarrollan principalmente a lo largo de los sulfuros. El contenido de azufre se ve afectado por la calidad de las materias primas y su fundición. Para las piezas fundidas que funcionan bajo una atmósfera protectora de hidrógeno, si el hidrógeno contiene sulfuro de hidrógeno, las piezas fundidas se sulfurarán. En segundo lugar, la idoneidad del tratamiento con solución afectará la resistencia y tenacidad de la pieza fundida.