Ջերմակայուն պողպատե ձուլվածքներ և դրանց ջերմային մշակում

Ջերմակայուն պողպատե ձուլվածքները այն մասերն են, որոնք ձուլվում են ջերմակայուն լեգիրված պողպատից որպես հումք: Բարձր ջերմաստիճանի պայմաններում օքսիդացման դիմադրությամբ, բավականաչափ բարձր ջերմաստիճանի ուժով և լավ ջերմակայունությամբ պողպատը կոչվում է ջերմակայուն պողպատ: Ջերմակայուն պողպատը ըստ իր հատկությունների կարելի է բաժանել երկու տեսակի՝ օքսիդացման դիմացկուն պողպատ և ջերմակայուն պողպատ։ Հակաօքսիդացման պողպատը կոչվում է նաև ոչ երեսպատված պողպատ: Թեժ ամրության պողպատը վերաբերում է պողպատին, որն ունի լավ օքսիդացման դիմադրություն բարձր ջերմաստիճաններում և բարձր ջերմաստիճանի ուժով: Նույն քիմիական բաղադրության դեպքում ձուլված վիճակն ավելի բարձր ջերմային ուժ ունի, քան գլանվածքը: Ձուլված ջերմակայուն պողպատե մասերը մեծ մասնաբաժին են զբաղեցնում ջերմակայուն պողպատի ոլորտում:

Որոշ բարձր լեգիրված ջերմակայուն պողպատներ դժվարությամբ են մշակվում և դեֆորմացվում: Ձուլվածքների արտադրությունը ոչ միայն ավելի ծախսարդյունավետ է, քան գլանվածքը, այլև ձուլվածքներն ունեն ավելի բարձր դիմացկուն ուժ: Հետեւաբար, ջերմակայուն ձուլածո պողպատը զբաղեցնում է ջերմակայուն պողպատի զգալի մասը: Բացի ավազի ձուլումից, ճշգրիտ ձուլման տեխնիկան կարող է օգտագործվել նաև հարթ մակերեսներով և ճշգրիտ չափսերով արտադրանք ստանալու համար: Կենտրոնախույս ձուլումը հաճախ օգտագործվում է բարձր ջերմաստիճանի վառարանների խողովակների համար՝ սինթետիկ ամոնիակի և էթիլենի ճեղքման համար։

Նորմալացված վիճակում մետալոգրաֆիկ կառուցվածքի համաձայն՝ ջերմակայուն ձուլածո պողպատը կարելի է բաժանել չորս կատեգորիաների՝ պեռլիտ ջերմակայուն պողպատ, մարտենզիտային ջերմակայուն պողպատ, ֆերիտիկ ջերմակայուն պողպատ և ավստենիտիկ ջերմակայուն պողպատ:

 

1. Pearlitic Ջերմակայուն ձուլածո պողպատ

Պերլիտի ջերմակայուն ձուլածո պողպատի համաձուլվածքային տարրերը հիմնականում քրոմն ու մոլիբդենն են, իսկ ընդհանուր քանակությունը սովորաբար չի գերազանցում 5%-ը։ Բացի պեռլիտից և ֆերիտից, նրա կառուցվածքն ունի նաև բեյնիտ։ Այս տեսակի պողպատն ունի լավ բարձր ջերմաստիճանի ուժ և գործընթացի կատարում 500-600℃: Դրանք լայնորեն օգտագործվում են 600℃-ից ցածր ջերմակայուն մասեր պատրաստելու համար, ինչպիսիք են կաթսայատան պողպատե խողովակները, գոլորշու տուրբինային շարժիչները, ռոտորները, ամրացնողները, բարձր ճնշման անոթները, խողովակաշարերը և այլն: Տիպիկ դասակարգերն են՝ 16Mo, 15CrMo, 12Cr1MoV, 12Cr1MoVMoW10Cr, 12Cr1MoVMoW10Cr, , 25Cr2Mo1V, 20Cr3MoWV և այլն:

Պերլիտի ջերմակայուն պողպատե ձուլվածքների ջերմային մշակումը հիմնականում նորմալացվում կամ մարվում և կոփվում է, որպեսզի ստանա կայուն կառուցվածք, լավ համապարփակ մեխանիկական հատկություններ և պահանջվող ամրություն բարձր ջերմաստիճանի պայմաններում:

 

2. Martensitic Ջերմակայուն ձուլածո պողպատ

Մարտենզիտիկ ջերմակայուն ձուլածո պողպատի քրոմի պարունակությունը սովորաբար կազմում է 7-13%: Այն ունի բարձր ջերմաստիճանի ուժ, օքսիդացման դիմադրություն և ջրի գոլորշիների կոռոզիոն դիմադրություն 650℃-ից ցածր, բայց դրա եռակցումը վատ է: 1Cr13, 2Cr13, որը պարունակում է մոտ 12% քրոմ, և դրա հիման վրա մշակված պողպատի դասակարգերը, ինչպիսիք են 1Cr11MoV, 1Cr12WMoV, 2Cr12WMoNbVB և այլ համաձուլվածքներ, սովորաբար օգտագործվում են գոլորշու տուրբինի շեղբերների, սկավառակների, լիսեռների, լրացուցիչ ամրացումների, 4C և այլն: 4Cr10Si2Mo և այլն, որոնք օգտագործվում են ներքին այրման շարժիչների արտանետվող փականների արտադրության մեջ, նույնպես մարտենզիտային ջերմակայուն պողպատներ են:

Մարտենզիտիկ ջերմակայուն պողպատե ձուլվածքների ջերմային մշակման ընդհանուր գործընթացը նորմալացվում է + կոփում:

 

3. Ferritic Ջերմակայուն ձուլածո պողպատ

Ֆերիտիկ ջերմակայուն ձուլածո պողպատը պարունակում է ավելի շատ քրոմ, ալյումին, սիլիցիում և այլ տարրեր, որոնք ձևավորում են միաֆազ ֆերիտային կառուցվածք, որն ունի լավ օքսիդացման դիմադրություն և բարձր ջերմաստիճան գազի կոռոզիայից դիմադրություն, բայց դրանց բարձր ջերմաստիճանի ուժը ցածր է, սենյակային ջերմաստիճանում: Փխրունություն: ավելի մեծ է, իսկ եռակցումը վատ է: Օրինակ՝ 1Cr13SiAl, 1Cr25Si2 և այլն: Ֆերիտիկ ջերմակայուն ձուլածո պողպատը սովորաբար օգտագործվում է ցածր բեռ կրող և բարձր ջերմաստիճանի օքսիդացման դիմադրություն պահանջող մասեր պատրաստելու համար:

Ֆերիտիկ ջերմակայուն պողպատե ձուլվածքների ջերմային բուժումը սովորաբար ընդունում է եռացումը՝ սթրեսը թեթևացնելու համար, այնուհետև արագ սառեցումը (400-500 ℃ փխրուն գոտուց արագ անցնելու համար):

 

4. Austenitic Heat-ակայուն ձուլածո պողպատ

Austenitic ջերմակայուն ձուլածո պողպատը պարունակում է ավելի շատ ավստենիտ ձևավորող տարրեր, ինչպիսիք են նիկելը, մանգանը, ազոտը և այլն, 600°C-ից բարձր ջերմաստիճանում, այն ունի լավ բարձր ջերմաստիճանի ուժ և կառուցվածքային կայունություն և լավ եռակցման կատարում: Սովորաբար օգտագործվում է որպես ջերմակայուն նյութ, որն աշխատում է 600°C-ից բարձր: Տիպիկ գնահատականներն են 1Cr18Ni9Ti (321), 1Cr23Ni13 (309), 0Cr25Ni20 (310S), 1Cr25Ni20Si2 (314), 2Cr20Mn9Ni2Si2N, 4Cr25Ni20 (310S), 1Cr25Ni20Si2 (314), 2Cr20Mn9Ni2Si2N, 4Cr4W24N, և այլն:

Աուստենիտիկ հակաօքսիդիչ պողպատը կարող է մշակվել բարձր ջերմաստիճանի լուծույթով ջերմային մշակմամբ՝ լավ սառը դեֆորմացիա ստանալու համար: Աուստենիտիկ տաք ամրության պողպատը սկզբում մշակվում է բարձր ջերմաստիճանի լուծույթով, այնուհետև ծերացման բուժումը կատարվում է 60-100℃ ավելի բարձր, քան օգտագործման ջերմաստիճանը, կառուցվածքը կայունացնելու և երկրորդ փուլը նստեցնելու համար մատրիցը ամրացնելու համար:

 

Ջերմակայուն պողպատե ձուլվածքների օգտագործումը

Ջերմակայուն պողպատը հաճախ օգտագործվում է արդյունաբերական ոլորտներում բարձր ջերմաստիճաններում աշխատող մասերի և բաղադրիչների արտադրության համար, ինչպիսիք են կաթսաները, գոլորշու տուրբինները, էներգետիկ մեքենաները, արդյունաբերական վառարանները և ավիացիոն և նավթաքիմիական արդյունաբերությունները: Ի լրումն բարձր ջերմաստիճանի ուժի և բարձր ջերմաստիճանի օքսիդացման և կոռոզիայից դիմադրության, այս մասերը պահանջում են նաև բավարար ամրություն, լավ աշխատունակություն և եռակցում, ինչպես նաև կառուցվածքային կայունության որոշակի աստիճան՝ ըստ տարբեր օգտագործման:

 

Ջերմակայուն լեգիրված պողպատի որոշ դասարաններ և դրանց կիրառությունները
Պողպատի դաս	Աշխատելի ջերմաստիճան և կիրառություններ
00Cr12	Հակաօքսիդացման ջերմաստիճան 600~700℃, օգտագործվում է որպես բարձր ջերմաստիճան, բարձր ճնշման փականի մարմին, այրիչ
0Cr13Al	Կիրառելի ջերմաստիճանի միջակայք 700~800℃, գազատուրբինային կոմպրեսորային սայր
1Cr17	Հակաօքսիդացում 900℃-ից ցածր ջերմաստիճանում, օգտագործվում է որպես բարձր ջերմաստիճանի մասեր և վարդակներ վառարանների համար
1Cr12	Օքսիդացման դիմադրություն և բարձր ջերմաստիճանի ուժ 600~700℃ ջերմաստիճանի միջակայքում և օգտագործվում է գոլորշու տուրբինի շեղբերների, վարդակների և կաթսայի այրիչի փականների բարձր ջերմաստիճանի մասերի համար:
1Cr13	Օքսիդացման դիմադրության ջերմաստիճանը 700~800℃ է, և դրա օգտագործումը նույնն է, ինչ 1Cr12 պողպատից:
0Cr18Ni9,1Cr18Ni9Ti	Հակաօքսիդացման ջերմաստիճանը 870℃-ից ցածր, կարող է օգտագործվել որպես կաթսայի ջեռուցման մակերեսի խողովակ, ջեռուցման վառարանի մասեր, ջերմափոխանակիչ, խլացուցիչ վառարան, փոխարկիչ, վարդակ
0Cr18Ni10Ti, 0Cr18Ni11Nb	Այն դիմացկուն է բարձր ջերմաստիճանի կոռոզիայից և օքսիդացումից 400~900℃ ջերմաստիճանի միջակայքում և կարող է օգտագործվել խողովակների կցամասերի համար, որոնց աշխատանքային ջերմաստիճանը 850℃-ից ցածր է:
0Cr23Ni13	Հակաօքսիդացման ջերմաստիճանը մինչև 980℃, օգտագործվում է այրիչի հրդեհային խողովակի, գոլորշու տուրբինի սայրի, ջեռուցման վառարանի մարմնի, մեթանի փոխակերպման սարքի, բարձր ջերմաստիճանի բաժանման սարքի համար
0Cr25Ni20	Հակօքսիդացման ջերմաստիճանը մինչև 1035℃, օգտագործվում է վառարանի մասերի ջեռուցման համար; 950℃-ից ցածր աշխատանքային ջերմաստիճանով գազի փոխանցման համակարգի մասեր
0Cr17Ni12Mo2, 0Cr19Ni13Mo2	Հակաօքսիդացման ջերմաստիճանը 870℃-ից ցածր չէ, աշխատանքային ջերմաստիճանը 600~750℃ է, ջերմափոխանակիչի խողովակները և վառարանների կցամասերը քիմիական արդյունաբերության և նավթի վերամշակման համար:
0Cr17Ni7Al	Բարձր ջերմաստիճանի կրող մասեր, որոնց աշխատանքային ջերմաստիճանը 550℃-ից ցածր է