GX130CrSi29 ซึ่งถูกกำหนดโดยหมายเลขวัสดุ 1.4777 เช่นกัน ถือเป็นเกรดเฉพาะทางและประสิทธิภาพสูง-ในกลุ่มเหล็กหล่อทนความร้อน- การกำหนดให้เป็นไปตามมาตรฐาน เช่น EN 10295 ให้ข้อบ่งชี้ที่ชัดเจนเกี่ยวกับองค์ประกอบและวัตถุประสงค์การใช้งาน G สื่อถึงลักษณะของวัสดุหล่อ ในขณะที่ X หมายถึงเหล็กกล้าโลหะผสมสูง- ตัวเลขและสัญลักษณ์ 130CrSi29 ชี้ไปที่คุณลักษณะที่กำหนด: มีปริมาณคาร์บอนสูงประมาณ 1.30 เปอร์เซ็นต์ และมีองค์ประกอบโลหะผสมโครเมียมและซิลิกอนจำนวนมาก โดยมีเป้าหมายอยู่ที่โครเมียมประมาณ 29 เปอร์เซ็นต์ วัสดุนี้ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง-ซึ่งมีความต้องการมากที่สุด ซึ่งส่วนประกอบต้องทนต่อไม่เพียงแต่ความร้อนและออกซิเดชันที่รุนแรงเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการสึกหรอและการใช้งานทางกลที่รุนแรงด้วย โดยพบจุดประสงค์ในภาคส่วนต่างๆ เช่น การแปรรูปแร่ ปิโตรเคมี และการผลิตไฟฟ้า ซึ่งความทนทานและการต้านทานต่อการเสื่อมสภาพทางความร้อนและทางกลรวมกันเป็นสิ่งสำคัญยิ่ง
ประสิทธิภาพที่โดดเด่นของ GX130CrSi29 เป็นผลโดยตรงจากองค์ประกอบทางเคมีที่ได้รับการปรับเทียบอย่างระมัดระวัง ซึ่งทำให้แตกต่างจากเกรดต้านทาน-คาร์บอนความร้อน-ที่ต่ำกว่า ข้อมูลจำเพาะกำหนดช่วงคาร์บอน 1.2 ถึง 1.4 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก ระดับคาร์บอนที่เพิ่มขึ้นนี้เป็นปัจจัยหลักที่ทำให้วัสดุมีความแข็งสูงและทนทานต่อการสึกหรอจากการเสียดสีได้ดีเยี่ยม คาร์บอนรวมตัวกับโครเมียมเพื่อสร้างฮาร์ดโครเมียมคาร์ไบด์ในปริมาณที่มีนัยสำคัญภายในโครงสร้างจุลภาคของเหล็ก คาร์ไบด์เหล่านี้มีพื้นผิวที่ทนทาน{10}}ต่อการสึกหรอ ซึ่งสามารถทนต่อการขัดถูของแร่ธาตุ เถ้า และวัสดุที่เป็นอนุภาคอื่นๆ ที่อุณหภูมิสูง คุณลักษณะที่กำหนดได้ชัดเจนที่สุดยังคงมีปริมาณโครเมียมสูง ซึ่งระบุไว้ระหว่าง 27.0 ถึง 30.0 เปอร์เซ็นต์ การมีอยู่ของโครเมียมอย่างมีนัยสำคัญนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการทำให้เหล็กมีความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชันและการกัดกร่อนที่อุณหภูมิสูงเป็นพิเศษ เมื่อสัมผัสกับบรรยากาศออกซิไดซ์ที่ร้อน โครเมียมจะเอื้อต่อการก่อตัวของชั้นโครเมียมออกไซด์ที่หนาแน่น เกาะติด และเสถียรบนพื้นผิว ตะกรันป้องกันนี้ทำหน้าที่เป็นเกราะกั้นที่ไม่สามารถเจาะเข้าไปได้ โดยปกป้องโลหะที่อยู่ด้านล่างจากการถูกโจมตีเพิ่มเติมโดยออกซิเจน ซัลเฟอร์ และก๊าซเผาไหม้ที่มีฤทธิ์กัดกร่อนอื่นๆ ดังนั้นจึงช่วยป้องกันตะกรันและการสูญเสียวัสดุ ซิลิคอนซึ่งอยู่ในช่วง 1.0 ถึง 2.5 เปอร์เซ็นต์ ทำงานร่วมกับโครเมียมได้ ไม่เพียงแต่ช่วยเพิ่มความลื่นไหลของเหล็กหลอมเหลวในระหว่างกระบวนการหล่อ ทำให้สามารถผลิตรูปทรงที่ซับซ้อนได้ แต่ยังช่วยเพิ่มการก่อตัวและความเสถียรของสเกลออกไซด์ป้องกัน ซึ่งช่วยเพิ่ม-ความต้านทานการเกิดออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูงอีกด้วย องค์ประกอบอื่นๆ ได้รับการควบคุมอย่างระมัดระวัง แมงกานีสอนุญาตให้อยู่ในช่วง 0.5 ถึง 1.0 เปอร์เซ็นต์ ในขณะที่ฟอสฟอรัสและกำมะถันจะถูกเก็บไว้ที่ต่ำมากสูงสุดที่ 0.035 เปอร์เซ็นต์ และ 0.03 เปอร์เซ็นต์ ตามลำดับ เพื่อให้มั่นใจถึงการหล่อเสียงและป้องกันปัญหาเช่นการแตกร้าวจากความร้อน นิกเกิลและโมลิบดีนัมถือเป็นองค์ประกอบตกค้าง และจำกัดไว้ไม่เกิน 1.0 เปอร์เซ็นต์และ 0.5 เปอร์เซ็นต์ต่อชิ้น เนื่องจากไม่ใช่ส่วนผสมหลักสำหรับเกรดเฟอร์ริติกเฉพาะนี้
คุณสมบัติทางกลของ GX130CrSi29 สะท้อนถึงการออกแบบ-วัตถุประสงค์สองประการเพื่อความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูง-และความต้านทานการสึกหรอ แม้ว่าข้อมูลจากชิ้นทดสอบการหล่อแยกกันที่อุณหภูมิห้องจะเป็นพื้นฐานสำหรับการควบคุมคุณภาพ แต่คุณค่าที่แท้จริงของมันก็แสดงให้เห็นในการให้บริการ ความแข็งแรงของครากซึ่งบ่งชี้ถึงความเค้นที่เริ่มการเสียรูปพลาสติก โดยทั่วไปจะรายงานอยู่ที่ประมาณ 299 MPa โดยค่าความต้านทานแรงดึงมักอ้างอิงที่ประมาณ 581 MPa ความเหนียวซึ่งวัดจากการยืดตัวนั้นมีข้อจำกัดมากกว่าในโลหะผสมคาร์บอนสูง-นี้ ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะอยู่ที่ประมาณ 23 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งเป็นคุณลักษณะของวัสดุที่ได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับความแข็งและความต้านทานต่อการสึกหรอเหนือความสามารถในการขึ้นรูป ความแข็งของวัสดุเป็นตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพหลัก โดยค่าความแข็งของ Brinell มักจะอยู่ที่ประมาณ 141 HBW แม้ว่าค่านี้จะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับขนาดส่วนการหล่อและสภาวะการรักษาความร้อน สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจว่าคุณสมบัติ-อุณหภูมิห้องเหล่านี้ไม่ใช่พารามิเตอร์การออกแบบหลักสำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิสูง- ในการใช้งาน ประสิทธิภาพของวัสดุจะขึ้นอยู่กับความต้านทานต่อการคืบ ความสามารถในการทนต่อความเครียดในระยะยาว{17}}ที่อุณหภูมิสูงโดยไม่มีการเสียรูปอย่างต่อเนื่อง และความเสถียรของโครงสร้างจุลภาค ความต้านทานต่อคาร์บูไรเซชัน การดูดซับคาร์บอนที่ไม่ต้องการซึ่งอาจนำไปสู่การเปราะ ยังเป็นคุณลักษณะที่มีคุณค่าในสภาพแวดล้อมการประมวลผลไฮโดรคาร์บอนอีกด้วย สิ่งที่สำคัญที่สุดคือความแข็งสูงทำให้มั่นใจได้ว่าส่วนประกอบต่างๆ เช่น ใบกวนและรางกวนจะคงรูปร่างและการทำงานไว้ได้ แม้ว่าจะจัดการกับของแข็งที่ร้อนและมีฤทธิ์กัดกร่อนก็ตาม
คุณสมบัติทางกายภาพยังกำหนดขอบเขตการใช้งานสำหรับ GX130CrSi29 เพิ่มเติม ความหนาแน่นอยู่ที่ประมาณ 7.6 ก./ซม. ซึ่งเป็นเรื่องปกติสำหรับเหล็กกล้าอัลลอยด์เฟอร์ริติกสูง- และจำเป็นสำหรับการคำนวณน้ำหนักในการออกแบบส่วนประกอบ คุณสมบัติทางความร้อนมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อชิ้นส่วนที่ต้องผ่านวงจรความร้อนและฟลักซ์ความร้อนสูง วัสดุนี้แสดงค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนเฉลี่ยที่กำหนดการเปลี่ยนแปลงมิติตามอุณหภูมิ ซึ่งเป็นปัจจัยที่ต้องนำมาพิจารณาในการออกแบบเพื่อจัดการความเครียดจากความร้อน และรักษาระยะห่างระหว่างชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่หรือที่อยู่ติดกัน ข้อมูลเฉพาะบ่งชี้ว่าค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนเชิงเส้นอยู่ที่ประมาณ 11.5 x 10/K ระหว่าง 20C ถึง 400C เพิ่มขึ้นเป็น 16.0 x 10/K ระหว่าง 20C ถึง 1,000C ค่าการนำความร้อนซึ่งควบคุมประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนผ่านวัสดุอยู่ที่ประมาณ 18.8 W/mK ที่อุณหภูมิห้อง ซึ่งส่งผลต่อการไล่ระดับอุณหภูมิภายในส่วนประกอบระหว่างการให้ความร้อนและความเย็น โมดูลัสความยืดหยุ่นซึ่งวัดความแข็งจะลดลงตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น ซึ่งเป็นปัจจัยที่วิศวกรต้องพิจารณาในการคำนวณโครงสร้างที่อุณหภูมิสูง ข้อกำหนดที่สำคัญสำหรับวัสดุนี้คืออุณหภูมิการใช้งานสูงสุด ตามมาตรฐาน เช่น DIN EN 10295 GX130CrSi29 ได้รับการจัดอันดับสำหรับการให้บริการสูงถึง 1100C ในบรรยากาศออกซิไดซ์ อย่างไรก็ตาม ขีดจำกัดนี้จะลดลงเหลือ 1,050C ในการลดบรรยากาศการเผาไหม้หรือในสภาพแวดล้อมที่มีก๊าซซัลเฟอร์-ที่มีแบริ่ง ซึ่งชั้นออกไซด์ป้องกันอาจถูกทำลายได้ ความสามารถด้านอุณหภูมินี้ต่ำกว่าเกรดออสเตนิติกที่มีนิกเกิลสูง-เล็กน้อยเล็กน้อย แต่ความต้านทานต่อการสึกหรอทำให้มีข้อได้เปรียบเฉพาะในการใช้งานเฉพาะ
ในฐานะเหล็กหล่อ GX130CrSi29 ได้รับการขึ้นรูปเกือบเฉพาะให้เป็นส่วนประกอบที่เสร็จแล้วหรือใกล้เสร็จแล้ว-โดยผ่านกระบวนการหล่อต่างๆ ตัว G ในการกำหนดเป็นการขีดเส้นใต้ว่าคุณสมบัติของมันได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับสภาพที่หล่อเป็น- วิธีนี้ช่วยให้สามารถผลิตรูปทรงหน้าตัดที่ซับซ้อนและมีน้ำหนักมาก-ได้อย่างประหยัด เช่น แขนกวน ถังเผา จานเตา และปล่อง ซึ่งเป็นไปไม่ได้ที่จะประดิษฐ์ผ่านกระบวนการที่ทำขึ้นมา เช่น การตีหรือการรีด โดยทั่วไปแล้ว วัสดุจะถูกจัดหาในสถานะ-แบบหล่อ ซึ่งหมายความว่าหลังจากการแข็งตัวและระบายความร้อนจากโรงหล่อ แล้ว วัสดุจะพร้อมสำหรับการใช้งานหรือสำหรับการตัดเฉือนที่จำกัดจนถึงขนาดสุดท้าย อย่างไรก็ตาม อาจใช้การอบชุบด้วยความร้อนได้หากตกลงกัน ตัวอย่างเช่น มาตรฐาน ISO 11973 สำหรับเหล็กหล่อทนความร้อน-ระบุว่าเกรดต่างๆ เช่น GX130CrSi29 อาจผ่านการอบอ่อนที่อุณหภูมิในช่วง 800 ถึง 850 องศาเซลเซียส การบำบัดดังกล่าวสามารถทำได้เพื่อทำให้วัสดุนิ่มลงเล็กน้อยสำหรับการตัดเฉือน หรือเพื่อบรรเทาความเครียดภายในที่เกิดขึ้นระหว่างการหล่อเย็นของการหล่อที่ซับซ้อน ซึ่งจะเป็นการเพิ่มความเสถียรของมิติ ข้อพิจารณาที่สำคัญสำหรับวัสดุนี้คือความสามารถในการเชื่อมได้ เนื่องจากมีปริมาณคาร์บอนและโครเมียมสูง โดยทั่วไป GX130CrSi29 จึงถือว่าไม่สามารถเชื่อมได้ภายใต้สภาวะปกติของร้านค้า โครงสร้างจุลภาคของมันมีแนวโน้มที่จะแตกร้าวในระหว่างการเชื่อม ดังนั้นหากการเชื่อมมีความจำเป็นอย่างยิ่ง จำเป็นต้องมีขั้นตอนพิเศษและวัสดุตัวเติม และบ่อยครั้งการออกแบบจะหลีกเลี่ยงการเชื่อมต่อแบบเชื่อมทั้งหมด
การเลือก GX130CrSi29 สำหรับการใช้งานเฉพาะนั้นได้รับแรงหนุนจากการผสมผสานที่เป็นเอกลักษณ์ของความต้านทานออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูง- และความต้านทานต่อการสึกหรอจากการเสียดสีเป็นพิเศษ ขอบเขตการใช้งานหลักประการหนึ่งคือการสร้างอุปกรณ์สำหรับการแปรรูปแร่และการทำไพโรโลหะวิทยา โดยทั่วไปจะใช้ในการผลิตฟันและแขนกวนสำหรับเตาย่างเหล็กไพไรต์ ในการใช้งานเหล่านี้ ส่วนประกอบจะต้องกวนแร่ซัลไฟด์ที่มีฤทธิ์กัดกร่อนที่ร้อนที่อุณหภูมิสูง ทนทานต่อการโจมตีทางเคมีจากก๊าซแบริ่งซัลเฟอร์- และการสึกหรอทางกลจากอนุภาคแร่ การต้านทานต่อปรากฏการณ์ทั้งสองทำให้เป็นวัสดุที่เลือกใช้ ในทำนองเดียวกัน มันถูกใช้สำหรับถังเผา แถบสไลด์ ราง และแผ่นเตาที่จัดการกับของแข็งเทกองร้อน เช่น เถ้า ปูนเม็ด หรือแร่ ส่วนประกอบเหล่านี้ไม่เพียงแต่ต้องรองรับน้ำหนักมากที่อุณหภูมิสูงเท่านั้น แต่ยังต้านทานการขัดถูของวัสดุที่เลื่อนทับชิ้นส่วนเหล่านั้นด้วย ในอุตสาหกรรมปิโตรเคมีและการผลิตไฟฟ้า พบการใช้งานในชั้นวางฟีด ทัพพี และการหล่อที่ทนทานต่อการสึกหรอสูงอื่นๆ- ซึ่งต้องเผชิญกับความร้อนและสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน ความสามารถของวัสดุในการรักษาพื้นผิวที่แข็งและทนทานต่อการสึกหรอ-ในขณะที่ต้านทาน-การเกิดออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูง ช่วยให้มั่นใจได้ถึงอายุการใช้งานที่ยาวนานในสภาวะที่มีความต้องการเหล่านี้ ซึ่งช่วยลดเวลาหยุดทำงานและค่าบำรุงรักษา
เมื่อเปรียบเทียบกับเกรดทนความร้อนอื่นๆ- GX130CrSi29 ตรงบริเวณจุดตัดระหว่างความแข็งแกร่งที่อุณหภูมิสูง-และความต้านทานการสึกหรอ เป็นเหล็กในตระกูลเฟอร์ริติกทนความร้อน- ซึ่งมีโครงสร้างจุลภาคเฟอร์ริติกเป็นพิเศษ สิ่งนี้ทำให้แตกต่างจากเกรดคาร์บอนเฟอร์ริติก-ที่ต่ำกว่า เช่น GX40CrSi28 และสเตนเลสออสเทนนิติกที่มีอัลลอยด์สูง เมื่อเปรียบเทียบกับ GX40CrSi28 ซึ่งมีคาร์บอนเพียง 0.4 เปอร์เซ็นต์ และได้รับการปรับแต่งมาเพื่อการต้านทานการเกิดออกซิเดชันและความแข็งแรงของโครงสร้างเป็นหลัก GX130CrSi29 ยอมสละความเหนียวและความสามารถในการแปรรูปบางส่วนเพื่อให้มีความแข็งและความต้านทานการสึกหรอสูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ทำให้เป็นตัวเลือกที่เหนือกว่าในกรณีที่การเสียดสีเป็นปัญหาหลัก เมื่อเปรียบเทียบกับเหล็กกล้าทนความร้อนออสเตนิติก-ซึ่งมักประกอบด้วยนิกเกิลจำนวนมากเพื่อรักษาเสถียรภาพของโครงสร้างออสเทนนิติกและให้ความแข็งแรงของการคืบที่สูงกว่า GX130CrSi29 ให้โซลูชันที่คุ้มค่า{21}}มากกว่าในการใช้งาน โดยที่ความแข็งแกร่งที่อุณหภูมิสูงที่สุด{-ไม่ใช่ข้อกำหนดหลัก แต่ความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชันและการสึกหรอรวมกันเป็นสิ่งสำคัญยิ่ง ปริมาณโครเมียมที่สูงให้การปกป้องได้สูงถึง 1100C เทียบได้กับเกรดออสเทนนิติกหลายเกรด แต่มีต้นทุนวัสดุที่ต่ำกว่า เนื่องจากไม่มีนิกเกิลเป็นองค์ประกอบโลหะผสมหลัก มาตรฐาน ISO 11973 ให้คำแนะนำในการเปรียบเทียบเกรด ช่วยให้วิศวกรสามารถเลือกข้อมูลโดยอิงตามเงื่อนไขการบริการเฉพาะ ปัจจัยการชั่งน้ำหนัก เช่น อุณหภูมิ บรรยากาศ ภาระทางกล และศักยภาพในการสึกหรอ
โดยสรุป GX130CrSi29 เป็นเหล็กหล่อทนความร้อนเฉพาะทางและมีประสิทธิภาพสูง- โดยมีมูลค่าอยู่ที่การผสมผสานที่เป็นเอกลักษณ์ของปริมาณโครเมียมสูงเพื่อความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชันและมีปริมาณคาร์บอนสูงสำหรับความต้านทานการสึกหรอ องค์ประกอบทางเคมีที่สมดุลอย่างรอบคอบช่วยให้มั่นใจได้ถึงการก่อตัวของชั้นออกไซด์ป้องกันที่ป้องกันการกัดกร่อนที่อุณหภูมิสูง- ในขณะที่ฮาร์ดโครเมียมคาร์ไบด์ให้ความทนทานที่จำเป็นในการทนต่อสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อน เนื่องจากเป็นโลหะผสมในการหล่อ จึงมีความยืดหยุ่นในการออกแบบเพื่อผลิตชิ้นส่วนที่ซับซ้อนและมีน้ำหนักมาก-สำหรับอุปกรณ์อุตสาหกรรมที่มีความต้องการสูงที่สุด แม้ว่ามันอาจจะไม่มีความสามารถในการเชื่อมหรือความแข็งแรงในการคืบคลานมากเท่ากับเกรดอื่นๆ บางเกรด แต่ประสิทธิภาพที่โดดเด่นในการใช้งานที่เกี่ยวข้องกับการเสียดสีจากความร้อน เช่น ในการแปรรูปแร่และการจัดการวัสดุ ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการใช้งานอย่างต่อเนื่องและจำเป็น สำหรับวิศวกรที่ได้รับมอบหมายให้เลือกวัสดุสำหรับการให้บริการที่อุณหภูมิสูง-โดยที่การสึกหรอเป็นปัจจัยสำคัญ การทำความเข้าใจคุณสมบัติและความสามารถเฉพาะของ GX130CrSi29 ถือเป็นกุญแจสำคัญในการระบุวัสดุที่จะให้ประสิทธิภาพที่ปลอดภัย ใช้งานได้ยาวนาน- และประหยัด การได้รับการยอมรับอย่างเป็นทางการในมาตรฐานสากล เช่น EN 10295 และ ISO 11973 ทำให้สถานะของบริษัทเป็นวัสดุสำคัญในด้านวิศวกรรมอุณหภูมิสูง-
