Proč je litina s vermikulárním grafitem lepší než šedá litina z hlediska tepelné odolnosti?
Proč má litina s vermikulárním grafitem lepší tepelnou odolnost než šedá litina?
Morfologie grafitu: Grafit litiny s vermikulárním grafitem je červovitý,{0}}tvarovaný, krátký a silný, s tupými konci. Tato morfologie způsobuje, že grafit je pevněji spojen s kovovou matricí, což může účinně bránit přenosu tepla a má malý řezný účinek na matrici při vysokých teplotách, což snižuje koncentraci tepelného napětí. Vločkový grafit šedé litiny je ostrý a štíhlý, jako „zdroj trhlin“, což snadno způsobí šíření trhliny při vysoké teplotě tepelného namáhání a snižuje tepelnou odolnost.
Struktura matrice: Vermikularizační činidlo a inokulant se přidávají během výrobního procesu litiny s vermikulárním grafitem, aby byla struktura matrice hustší a jednotnější s menší segregací složek. To mu umožňuje udržovat dobrou stabilitu organizační struktury při vysokých teplotách a snížit degradaci výkonu způsobenou organizačními změnami. Struktura matrice šedé litiny má špatnou stejnoměrnost a hustotu a je náchylná k problémům, jako je hrubá a uvolněná organizace při vysokých teplotách, ovlivňující tepelnou odolnost.
Chemické složení: Litina s vermikulárním grafitem často obsahuje určité množství legujících prvků, jako jsou vzácné zeminy a hořčík. Tyto prvky mohou zlepšit odolnost litiny proti oxidaci a vysokou teplotní pevnost a zvýšit tepelnou odolnost. Prvky vzácných zemin mohou například čistit roztavené železo, zlepšit tekutost roztaveného železa, zjemnit zrna, zlepšit organizaci a zlepšit odolnost proti oxidaci a tepelnou únavu. Šedá litina má obecně nízký obsah legujících prvků a její odolnost proti oxidaci a pevnost při vysokých teplotách nejsou tak dobré jako u litiny s vermikulárním grafitem.
2. Proč má litina s vermikulárním grafitem dobrou tepelnou odolnost?
Vyšší odolnost proti oxidaci: V prostředí s vysokou teplotou může litina s vermikulárním grafitem vytvořit na povrchu hustý oxidový film, který může zabránit další oxidaci vnitřního kovu, takže má lepší odolnost proti oxidaci a vydrží dlouhodobé-účinky vyšších teplot.
Lepší odolnost proti tepelné únavě: Díky morfologii grafitu a charakteristikám organizace matrice litiny s vermikulárním grafitem může litina s vermikulárním grafitem lépe odolávat účinkům tepelného namáhání během opakovaných cyklů ohřevu a ochlazování, snižovat tvorbu a expanzi trhlin z tepelné únavy a má dobrou odolnost proti tepelné únavě.
Stabilní pevnost při vysokých{0}}teplotách: Při vysokých teplotách si litina s vermikulárním grafitem stále může zachovat vysokou pevnost. Stabilita jeho matricové struktury a role legujících prvků snižují pravděpodobnost, že se deformuje a zlomí, když je vystaven vysoko-teplotnímu zatížení, a může pracovat stabilně v prostředí s vysokou-teplotou po dlouhou dobu.
Obecně lze říci, že litina s vermikulárním grafitem si může udržet dobrý výkon v teplotním rozsahu 300 stupňů - 800 stupňů a je vhodná pro různé pracovní situace při vysokých-teplotách, jako jsou válce automobilových motorů, výfukové potrubí, sklářské formy atd.
3. Proč je tepelná odolnost šedé litiny špatná?
Vliv morfologie grafitu: Grafit v šedé litině je vločkovitý. Tato morfologie činí plochu rozhraní mezi grafitem a matricí velkou a stává se kanálem pro přenos tepla při vysokých teplotách, urychluje vedení tepla, což způsobuje rychlý nárůst celkové teploty odlitku. Konce vločkového grafitu jsou navíc ostré jako zdroje trhlin. Působením tepelného namáhání je snadné způsobit expanzi trhlin, čímž se sníží pevnost a tepelná odolnost odlitku.
Vliv struktury matrice: Struktura matrice šedé litiny má obvykle více defektů, jako jsou póry, nečistoty atd. Při vysokých teplotách se tyto defekty stanou místy koncentrace napětí, což může snadno vést k místnímu poškození organizace. Struktura matrice je zároveň také náchylná ke grafitizaci při vysokých teplotách, což snižuje mechanické vlastnosti odlitku a dále ovlivňuje jeho tepelnou odolnost.
Vliv chemického složení: Šedá litina má nízký obsah slitinových prvků a postrádá prvky, které mohou zlepšit tepelnou odolnost, jako je chrom, molybden a nikl. Tyto slitinové prvky mohou na povrchu odlitku vytvořit hustý oxidový film, zlepšit odolnost proti oxidaci a zvýšit stabilitu a pevnost matrice za vysokých{1}}teplot. Vzhledem k nedostatku těchto prvků v šedé litině je její odolnost proti oxidaci a tepelná deformace nízká.
