Kuumuskindlad terasvalandid investeerimisvalamise meetodil

Kuumuskindel teras viitab terasele, millel on kõrgel temperatuuril oksüdatsioonikindlus ja kõrge temperatuuri tugevus. Oksüdatsioonikindlus kõrgel temperatuuril on oluline tingimus, et toorik töötaks pikka aega kõrgel temperatuuril. Oksüdeerivas keskkonnas, näiteks kõrge temperatuuriga õhus, reageerib hapnik keemiliselt teraspinnaga, moodustades mitmesuguseid raudoksiidi kihte. Oksiidkiht on väga lahti, kaotab terase algsed omadused ja on kergesti maha kukkuv. Terase kõrge temperatuuri oksüdatsioonikindluse parandamiseks lisatakse terasele legeerivaid elemente, et muuta oksiidstruktuuri. Tavaliselt kasutatavad legeerivad elemendid on kroom, nikkel, kroom, räni, alumiinium ja nii edasi. Terase kõrge temperatuuri oksüdatsioonikindlus on seotud ainult keemilise koostisega.

Kõrgtemperatuuriline tugevus viitab terase võimele taluda kõrgel temperatuuril pikka aega mehaanilisi koormusi. Mehaanilise koormuse all kõrgel temperatuuril on terasel kaks peamist mõju. Üks on pehmenemine, see tähendab, et tugevus väheneb temperatuuri tõustes. Teine on roomamine, st pideva pinge toimel suureneb plastilise deformatsiooni hulk aja jooksul aeglaselt. Terase plastiline deformatsioon kõrgel temperatuuril on põhjustatud graanulisisesest libisemisest ja tera piiride libisemisest. Terase kõrgtemperatuurilise tugevuse parandamiseks kasutatakse tavaliselt legeerimismeetodeid. See tähendab, et terasele lisatakse legeerivaid elemente, et parandada aatomite vahelist sidejõudu ja moodustada soodsat struktuuri. Kroomi, molübdeeni, volframi, vanaadiumi, titaani jne lisamine võib tugevdada terasmaatriksit, tõsta ümberkristallimistemperatuuri ning moodustada ka tugevdava faasi karbiide või intermetallilisi ühendeid, nagu Cr23C6, VC, TiC jne. Need tugevdusfaasid on stabiilsed kõrgel temperatuuril, ei lahustu, ei agregeeru kasvamiseks ja säilitavad oma kõvaduse. Niklit lisatakse peamiselt saamiseksausteniit. Austeniidi aatomid paiknevad tihedamalt kui ferriidis, aatomitevaheline sidejõud on tugevam ja aatomite difusioon raskem. Seetõttu on austeniidi kõrge temperatuuri tugevus parem. On näha, et kuumakindla terase tugevus kõrgel temperatuuril ei ole seotud ainult keemilise koostisega, vaid ka mikrostruktuuriga.

Kõrgsulamist kuumuskindelterase valandidkasutatakse laialdaselt juhtudel, kui töötemperatuur ületab 650 ℃. Kuumuskindlad terasvalandid viitavad terastele, mis töötavad kõrgel temperatuuril. Kuumuskindlate terasvalandite areng on tihedalt seotud erinevate tööstussektorite, nagu elektrijaamad, katlad, gaasiturbiinid, sisepõlemismootorid ja lennukimootorid, tehnoloogilise arenguga. Erinevate masinate ja seadmete kasutatavate erinevate temperatuuride ja pingete ning erinevate keskkondade tõttu on ka kasutatavad terasetüübid erinevad.

Kuumuskindla valuterase standardid erinevates riikides
1) Hiina standard
GB/T 8492-2002 "Kuumuskindlate terasvalandite tehnilised tingimused" määrab erinevate kuumuskindlate valuteraste klassid ja toatemperatuuril kasutatavad mehaanilised omadused.
2) Euroopa standard
EN 10295-2002 kuumakindla valuterase standardid hõlmavad austeniitset kuumuskindlat roostevaba terast, ferriitset kuumuskindlat roostevaba terast ja austeniit-ferriitilist duplekskuumuskindlat roostevaba terast, samuti niklipõhiseid ja koobaltipõhiseid sulamid.
3) Ameerika standardid
Vastuvõtmise aluseks on standardis ANSI/ASTM 297-2008 "Üldised tööstuslikud raud-kroom, raud-kroom-nikkel kuumakindlad terasvalandid" täpsustatud keemiline koostis ja mehaanilise toimivuse test viiakse läbi ainult siis, kui ostja seda nõuab tellimise aeg. Teised Ameerika standardid, mis hõlmavad kuumakindlat valuterast, hõlmavad ASTM A447/A447M-2003 ja ASTM A560/560M-2005.
4) Saksa standard
Standardis DIN 17465 "Kuumuskindlate terasvalandite tehnilised tingimused" on erinevate kuumakindlate valuterase klasside keemiline koostis, mehaanilised omadused toatemperatuuril ja kõrgtemperatuurilised mehaanilised omadused eraldi kindlaks määratud.
5) Jaapani standard
JISG5122-2003 "Kuumuskindlate terasvalude" klassid on põhimõtteliselt samad, mis American Standard ASTM.
6) Vene standard
GOST 977-1988 on määratletud 19 kuumakindla valuterase klassi, sealhulgas keskmise kroomi ja kõrge kroomisisaldusega kuumakindlad terased.

Keemilise koostise mõju kuumakindla terase kasutuseale
Kuumakindla terase kasutusiga võib mõjutada üsna palju keemilisi elemente. Need mõjud väljenduvad konstruktsiooni stabiilsuse suurendamises, oksüdatsiooni vältimises, austeniidi moodustamises ja stabiliseerimises ning korrosiooni vältimises. Näiteks haruldaste muldmetallide elemendid, mis on kuumakindla terase mikroelemendid, võivad oluliselt parandada terase oksüdatsioonikindlust ja muuta termoplastilisust. Kuumakindla terase ja sulamite põhimaterjalid valivad üldiselt suhteliselt kõrge sulamistemperatuuri, kõrge isedifusiooni aktiveerimisenergia või väikese virnastamisvigaenergiaga metallid ja sulamid. Erinevatel kuumuskindlatel terastel ja kõrgtemperatuurilistel sulamitel on sulatusprotsessile väga kõrged nõuded, sest sulgumiste või teatud metallurgiliste defektide olemasolu terases vähendab materjali vastupidavuse tugevuspiiri.

Täiustatud tehnoloogia, nagu lahustöötlus, mõju kuumakindla terase kasutuseale
Metallmaterjalide puhul mõjutab erinevate kuumtöötlusprotsesside kasutamine struktuuri ja tera suurust, muutes seeläbi termilise aktiveerimise raskusastet. Valamise rikke analüüsimisel on palju tegureid, mis põhjustavad rikke, peamiselt põhjustab termiline väsimus pragude teket ja arengut. Vastavalt sellele on rida tegureid, mis mõjutavad pragude teket ja levikut. Nende hulgas on väävlisisaldus äärmiselt oluline, sest praod tekivad enamasti mööda sulfiide. Väävlisisaldust mõjutavad tooraine kvaliteet ja nende sulatamine. Vesiniku kaitsvas atmosfääris töötavate valandite puhul, kui vesinik sisaldab vesiniksulfiidi, vääveldatakse valandid. Teiseks mõjutab lahuse töötlemise piisavus valandi tugevust ja tugevust.