Tại sao gang than chì có khả năng chịu nhiệt tốt hơn gang xám?
Tại sao gang than chì có khả năng chịu nhiệt tốt hơn gang xám?
Hình thái than chì: Than chì của gang than chì có hình con sâu-, ngắn và dày, có đầu cùn. Hình thái này làm cho than chì liên kết chặt chẽ hơn với ma trận kim loại, có thể cản trở sự truyền nhiệt một cách hiệu quả và ít có tác dụng cắt trên ma trận ở nhiệt độ cao, làm giảm nồng độ ứng suất nhiệt. Than chì vảy của gang xám sắc và mảnh, giống như một "nguồn nứt", dễ gây ra sự lan truyền vết nứt dưới ứng suất nhiệt ở nhiệt độ cao và làm giảm khả năng chịu nhiệt.
Cấu trúc ma trận: Chất tạo vermicularizing và chất chế phẩm được thêm vào trong quá trình sản xuất gang than chì vermicular để làm cho cấu trúc ma trận dày đặc và đồng nhất hơn, ít phân tách thành phần hơn. Điều này cho phép nó duy trì sự ổn định tốt của cơ cấu tổ chức ở nhiệt độ cao và giảm sự suy giảm hiệu suất do những thay đổi trong tổ chức gây ra. Cấu trúc ma trận của gang xám có độ đồng đều và mật độ kém, dễ gặp các vấn đề như tổ chức thô và lỏng lẻo ở nhiệt độ cao, ảnh hưởng đến khả năng chịu nhiệt.
Thành phần hóa học: Gang than chì dạng vermicular thường chứa một lượng nguyên tố hợp kim nhất định, chẳng hạn như đất hiếm và magie. Những nguyên tố này có thể cải thiện khả năng chống oxy hóa và độ bền nhiệt độ cao của gang và tăng cường khả năng chịu nhiệt. Ví dụ, các nguyên tố đất hiếm có thể tinh chế sắt nóng chảy, cải thiện tính lưu động của sắt nóng chảy, tinh chế ngũ cốc, cải thiện tổ chức và cải thiện khả năng chống oxy hóa và chống mỏi nhiệt. Gang xám thường có hàm lượng nguyên tố hợp kim thấp, khả năng chống oxy hóa và độ bền nhiệt độ cao không tốt bằng gang than chì.
2. Tại sao gang than chì có khả năng chịu nhiệt tốt?
Khả năng chống oxy hóa cao hơn: Trong môi trường nhiệt độ cao, gang than chì có thể tạo thành một màng oxit dày đặc trên bề mặt, có thể ngăn kim loại bên trong khỏi bị oxy hóa thêm, nhờ đó nó có khả năng chống oxy hóa tốt hơn và có thể chịu được tác động-lâu dài của nhiệt độ cao hơn.
Khả năng chống mỏi nhiệt tốt hơn: Do hình thái than chì và đặc điểm tổ chức ma trận của gang than chì, nó có thể chống lại tác động của ứng suất nhiệt tốt hơn trong các chu kỳ gia nhiệt và làm mát lặp đi lặp lại, giảm sự hình thành và giãn nở của các vết nứt mỏi nhiệt và có khả năng chống mỏi nhiệt tốt.
Độ bền nhiệt độ cao-ổn định: Ở nhiệt độ cao, gang than chì vẫn có thể duy trì độ bền cao. Tính ổn định của cấu trúc ma trận và vai trò của các nguyên tố hợp kim khiến nó ít có khả năng bị biến dạng và gãy khi chịu tải-nhiệt độ cao và nó có thể hoạt động ổn định trong môi trường-nhiệt độ cao trong thời gian dài.
Nói chung, gang than chì có thể duy trì hiệu suất tốt trong phạm vi nhiệt độ 300 độ - 800 độ và phù hợp với nhiều tình huống làm việc ở nhiệt độ-cao khác nhau, chẳng hạn như xi lanh động cơ ô tô, ống xả, khuôn thủy tinh, v.v.
3. Tại sao khả năng chịu nhiệt của gang xám kém?
Ảnh hưởng của hình thái than chì: Than chì trong gang xám dễ bong tróc. Hình thái này làm cho diện tích tiếp xúc giữa than chì và ma trận lớn, đồng thời trở thành kênh truyền nhiệt ở nhiệt độ cao, đẩy nhanh quá trình dẫn nhiệt, khiến nhiệt độ chung của vật đúc tăng nhanh. Hơn nữa, các đầu của than chì vảy rất sắc, giống như nguồn vết nứt. Dưới tác dụng của ứng suất nhiệt dễ gây ra hiện tượng giãn nở vết nứt, làm giảm độ bền và khả năng chịu nhiệt của vật đúc.
Ảnh hưởng của cấu trúc ma trận: Cấu trúc ma trận của gang xám thường có nhiều khuyết tật hơn như lỗ rỗng, tạp chất,… Ở nhiệt độ cao, các khuyết tật này sẽ trở thành nơi tập trung ứng suất, dễ dẫn đến hư hỏng cục bộ của tổ chức. Đồng thời, cấu trúc ma trận cũng dễ bị than chì hóa ở nhiệt độ cao, làm giảm tính chất cơ học của vật đúc và ảnh hưởng nhiều hơn đến khả năng chịu nhiệt của vật đúc.
Ảnh hưởng của thành phần hóa học: Gang xám có hàm lượng nguyên tố hợp kim thấp và thiếu các nguyên tố có khả năng nâng cao khả năng chịu nhiệt như crom, molypden, niken. Các nguyên tố hợp kim này có thể tạo thành một màng oxit dày đặc trên bề mặt vật đúc, cải thiện khả năng chống oxy hóa và tăng cường độ ổn định cũng như độ bền nhiệt độ-cao của ma trận. Do gang xám thiếu các nguyên tố này nên khả năng chống oxy hóa và chống biến dạng nhiệt của nó yếu.
