Warum ist Vermikulargraphitguss hinsichtlich der Hitzebeständigkeit besser als Grauguss?
Warum ist Vermikulargraphitguss hitzebeständiger als Grauguss?
Graphitmorphologie: Der Graphit von Gusseisen mit Vermikulargraphit ist wurmförmig, kurz und dick und hat stumpfe Enden. Durch diese Morphologie ist der Graphit fester mit der Metallmatrix verbunden, was die Wärmeübertragung effektiv behindern kann und bei hohen Temperaturen nur einen geringen Schneideffekt auf die Matrix hat, wodurch die Konzentration thermischer Spannungen verringert wird. Der Lamellengraphit aus grauem Gusseisen ist scharf und dünn, wie eine „Rissquelle“, die bei thermischer Belastung bei hohen Temperaturen leicht zur Rissausbreitung führen und die Wärmebeständigkeit verringern kann.
Matrixstruktur: Vermikularisierungsmittel und Impfmittel werden während des Produktionsprozesses von Gusseisen mit Vermikulargraphit hinzugefügt, um die Matrixstruktur dichter und gleichmäßiger zu machen und die Entmischung der Komponenten zu verringern. Dies ermöglicht es, eine gute Stabilität der Organisationsstruktur bei hohen Temperaturen aufrechtzuerhalten und Leistungseinbußen durch organisatorische Veränderungen zu reduzieren. Die Matrixstruktur von Grauguss weist eine schlechte Gleichmäßigkeit und Dichte auf und ist bei hohen Temperaturen anfällig für Probleme wie grobe und lockere Organisation, die die Wärmebeständigkeit beeinträchtigen.
Chemische Zusammensetzung: Gusseisen mit Vermikulargraphit enthält oft eine bestimmte Menge an Legierungselementen, wie zum Beispiel seltene Erden und Magnesium. Diese Elemente können die Oxidationsbeständigkeit und Hochtemperaturfestigkeit von Gusseisen verbessern und die Hitzebeständigkeit erhöhen. Beispielsweise können Seltenerdelemente geschmolzenes Eisen reinigen, die Fließfähigkeit von geschmolzenem Eisen verbessern, Körner verfeinern, die Organisation verbessern sowie die Oxidationsbeständigkeit und thermische Ermüdungsbeständigkeit verbessern. Grauguss hat im Allgemeinen einen geringen Gehalt an Legierungselementen und seine Oxidationsbeständigkeit und Hochtemperaturfestigkeit sind nicht so gut wie die von Gusseisen mit Vermikulargraphit.
2. Warum hat Gusseisen mit Vermiculargraphit eine gute Hitzebeständigkeit?
Höhere Oxidationsbeständigkeit: In einer Umgebung mit hohen Temperaturen kann Gusseisen mit Vermikulargraphit einen dichten Oxidfilm auf der Oberfläche bilden, der eine weitere Oxidation des inneren Metalls verhindern kann, sodass es eine bessere Oxidationsbeständigkeit aufweist und langfristigen Auswirkungen höherer Temperaturen standhalten kann.
Bessere thermische Ermüdungsbeständigkeit: Aufgrund der Graphitmorphologie und der Matrixorganisationseigenschaften von Gusseisen mit Vermikulargraphit kann es den Auswirkungen von thermischer Belastung bei wiederholten Heiz- und Abkühlzyklen besser widerstehen, die Entstehung und Ausdehnung von thermischen Ermüdungsrissen reduzieren und weist eine gute thermische Ermüdungsbeständigkeit auf.
Stabile Hochtemperaturfestigkeit: Bei hohen Temperaturen kann Gusseisen mit Vermikulargraphit immer noch eine hohe Festigkeit beibehalten. Die Stabilität seiner Matrixstruktur und die Rolle von Legierungselementen machen es weniger wahrscheinlich, dass es sich verformt und bricht, wenn es Hochtemperaturbelastungen ausgesetzt wird, und es kann in einer Hochtemperaturumgebung über einen langen Zeitraum hinweg stabil arbeiten.
Im Allgemeinen kann Gusseisen mit Vermikulargraphit eine gute Leistung im Temperaturbereich von 300 Grad - 800 Grad beibehalten und eignet sich für eine Vielzahl von Arbeitsszenarien bei hohen Temperaturen, wie z. B. Zylinder von Automobilmotoren, Auspuffrohre, Glasformen usw.
3. Warum ist die Hitzebeständigkeit von Grauguss schlecht?
Der Einfluss der Graphitmorphologie: Der Graphit im Grauguss ist flockig. Diese Morphologie macht die Grenzfläche zwischen Graphit und der Matrix groß und wird zu einem Kanal für die Wärmeübertragung bei hohen Temperaturen, wodurch die Wärmeleitung beschleunigt wird und die Gesamttemperatur des Gussstücks schnell ansteigt. Darüber hinaus sind die Enden des Flockengraphits scharf, wie Rissquellen. Unter der Einwirkung von thermischer Belastung kommt es leicht zu einer Rissausweitung, wodurch die Festigkeit und Hitzebeständigkeit des Gussstücks verringert wird.
Der Einfluss der Matrixstruktur: Die Matrixstruktur von Grauguss weist normalerweise mehr Defekte wie Poren, Verunreinigungen usw. auf. Bei hohen Temperaturen werden diese Defekte zu Spannungskonzentrationsstellen, die leicht zu lokalen Schäden an der Organisation führen können. Gleichzeitig neigt die Matrixstruktur bei hohen Temperaturen auch zur Graphitisierung, was die mechanischen Eigenschaften des Gussstücks verringert und seine Hitzebeständigkeit weiter beeinträchtigt.
Einfluss der chemischen Zusammensetzung: Grauguss hat einen geringen Gehalt an Legierungselementen und es fehlen Elemente, die die Hitzebeständigkeit verbessern können, wie Chrom, Molybdän und Nickel. Diese Legierungselemente können einen dichten Oxidfilm auf der Oberfläche des Gussstücks bilden, die Oxidationsbeständigkeit verbessern und die Stabilität und Hochtemperaturfestigkeit der Matrix erhöhen. Aufgrund des Fehlens dieser Elemente im Grauguss sind dessen Oxidationsbeständigkeit und thermische Verformungsbeständigkeit schwach.
