હીટ-રેઝિસ્ટન્ટ સ્ટીલ કાસ્ટિંગ્સ અને તેમની હીટ ટ્રીટમેન્ટ

હીટ-રેઝિસ્ટન્ટ સ્ટીલ કાસ્ટિંગ એ હીટ-રેઝિસ્ટન્ટ એલોય સ્ટીલમાંથી કાચા માલ તરીકે નાખવામાં આવેલા ભાગો છે. ઉચ્ચ તાપમાનની સ્થિતિમાં, ઓક્સિડેશન પ્રતિકાર, પર્યાપ્ત ઉચ્ચ તાપમાન શક્તિ અને સારી ગરમી પ્રતિકાર સાથેના સ્ટીલને ગરમી પ્રતિરોધક સ્ટીલ કહેવામાં આવે છે. ગરમી-પ્રતિરોધક સ્ટીલને બે પ્રકારમાં વિભાજિત કરી શકાય છે: ઓક્સિડેશન-પ્રતિરોધક સ્ટીલ અને તેના ગુણધર્મો અનુસાર ગરમી-શક્તિવાળા સ્ટીલ. એન્ટી-ઓક્સિડેશન સ્ટીલને નોન-સ્કીન્ડ સ્ટીલ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે. હોટ-સ્ટ્રેન્થ સ્ટીલ એ સ્ટીલનો સંદર્ભ આપે છે જે ઊંચા તાપમાને અને ઉચ્ચ તાપમાનની ઊંચી શક્તિ પર સારી ઓક્સિડેશન પ્રતિકાર ધરાવે છે. સમાન રાસાયણિક રચનાના કિસ્સામાં, એઝ-કાસ્ટ સ્ટેટમાં રોલ્ડ સ્ટેટ કરતાં વધુ થર્મલ તાકાત હોય છે. કાસ્ટ હીટ-પ્રતિરોધક સ્ટીલના ભાગો ગરમી-પ્રતિરોધક સ્ટીલના ક્ષેત્રમાં મોટો હિસ્સો ધરાવે છે.

કેટલાક ઉચ્ચ-એલોય ગરમી-પ્રતિરોધક સ્ટીલ્સ પ્રક્રિયા કરવા અને વિકૃત કરવા મુશ્કેલ છે. રોલ્ડ પ્રોડક્ટ્સ કરતાં કાસ્ટિંગનું ઉત્પાદન માત્ર વધુ ખર્ચ-અસરકારક નથી, પણ કાસ્ટિંગમાં સહનશક્તિ પણ વધુ હોય છે. તેથી, ગરમી-પ્રતિરોધક કાસ્ટ સ્ટીલ ગરમી-પ્રતિરોધક સ્ટીલના નોંધપાત્ર પ્રમાણમાં કબજે કરે છે. રેતી કાસ્ટિંગ ઉપરાંત, ચોકસાઇ કાસ્ટિંગ તકનીકોનો ઉપયોગ સરળ સપાટીઓ અને ચોક્કસ પરિમાણો સાથે ઉત્પાદનો મેળવવા માટે પણ થઈ શકે છે. સેન્ટ્રીફ્યુગલ કાસ્ટિંગનો ઉપયોગ મોટાભાગે કૃત્રિમ એમોનિયા અને ઇથિલિનના ક્રેકીંગ માટે ઉચ્ચ તાપમાનની ભઠ્ઠી નળીઓ માટે થાય છે.

નોર્મલાઇઝ્ડ સ્ટેટમાં મેટલોગ્રાફિક સ્ટ્રક્ચર મુજબ, હીટ-રેઝિસ્ટન્ટ કાસ્ટ સ્ટીલને ચાર કેટેગરીમાં વિભાજિત કરી શકાય છે: પરલાઇટ હીટ-રેઝિસ્ટન્ટ સ્ટીલ, માર્ટેન્સિટિક હીટ-રેઝિસ્ટન્ટ સ્ટીલ, ફેરિટિક હીટ-રેઝિસ્ટન્ટ સ્ટીલ અને ઑસ્ટેનિટિક હીટ-રેઝિસ્ટન્ટ સ્ટીલ.

 

1. પર્લિટિક હીટ-રેઝિસ્ટન્ટ કાસ્ટ સ્ટીલ

પર્લાઇટ હીટ-રેઝિસ્ટન્ટ કાસ્ટ સ્ટીલના એલોયિંગ એલિમેન્ટ્સ મુખ્યત્વે ક્રોમિયમ અને મોલિબડેનમ છે, અને કુલ રકમ સામાન્ય રીતે 5% કરતાં વધી જતી નથી. પર્લાઇટ અને ફેરાઇટ ઉપરાંત, તેની રચનામાં બેનાઇટ પણ છે. આ પ્રકારના સ્ટીલમાં 500-600℃ પર સારી ઉચ્ચ-તાપમાન શક્તિ અને પ્રક્રિયા કામગીરી છે. તેનો ઉપયોગ 600℃ થી નીચે ગરમી-પ્રતિરોધક ભાગો બનાવવા માટે થાય છે, જેમ કે બોઈલર સ્ટીલ પાઈપો, સ્ટીમ ટર્બાઇન ઇમ્પેલર, રોટર, ફાસ્ટનર્સ, ઉચ્ચ દબાણવાળા જહાજો, પાઇપલાઇન્સ વગેરે. લાક્ષણિક ગ્રેડ છે: 16Mo, 15CrMo, 12Cr1MoV, 12CrMo2, 12CrMo20CrMo2 , 25Cr2Mo1V, 20Cr3MoWV, વગેરે.

પર્લાઇટ હીટ-રેઝિસ્ટન્ટ સ્ટીલ કાસ્ટિંગની હીટ ટ્રીટમેન્ટ મુખ્યત્વે સ્થિર માળખું, સારી વ્યાપક યાંત્રિક ગુણધર્મો અને ઉચ્ચ તાપમાનની સ્થિતિમાં જરૂરી શક્તિ મેળવવા માટે સામાન્ય અથવા શાંત અને ટેમ્પર્ડ કરવામાં આવે છે.

 

2. માર્ટેન્સિટિક હીટ-રેઝિસ્ટન્ટ કાસ્ટ સ્ટીલ

માર્ટેન્સિટિક હીટ-રેઝિસ્ટન્ટ કાસ્ટ સ્ટીલની ક્રોમિયમ સામગ્રી સામાન્ય રીતે 7-13% છે. તેમાં ઉચ્ચ-તાપમાન શક્તિ, ઓક્સિડેશન પ્રતિકાર અને 650℃ ની નીચે જળ બાષ્પ કાટ પ્રતિકાર છે, પરંતુ તેની વેલ્ડેબિલિટી નબળી છે. 1Cr13, 2Cr13 જેમાં લગભગ 12% ક્રોમિયમ હોય છે, અને તેના આધારે વિકસિત સ્ટીલના ગ્રેડ જેમ કે 1Cr11MoV, 1Cr12WMoV, 2Cr12WMoNbVB અને અન્ય એલોયનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે સ્ટીમ ટર્બાઇન બ્લેડ, ડિસ્ક, શાફ્ટ, ફાસ્ટ 2, વગેરે બનાવવા માટે થાય છે. આંતરિક કમ્બશન એન્જિન માટે એક્ઝોસ્ટ વાલ્વના ઉત્પાદનમાં વપરાતા 4Cr10Si2Mo વગેરે પણ માર્ટેન્સિટિક હીટ-રેઝિસ્ટન્ટ સ્ટીલ્સ છે.

માર્ટેન્સિટિક હીટ-રેઝિસ્ટન્ટ સ્ટીલ કાસ્ટિંગ માટે સામાન્ય હીટ ટ્રીટમેન્ટ પ્રક્રિયા સામાન્યકરણ + ટેમ્પરિંગ છે.

 

3. ફેરીટીક હીટ-રેઝિસ્ટન્ટ કાસ્ટ સ્ટીલ

ફેરીટીક હીટ-રેઝિસ્ટન્ટ કાસ્ટ સ્ટીલમાં વધુ ક્રોમિયમ, એલ્યુમિનિયમ, સિલિકોન અને અન્ય તત્વો હોય છે, જે સિંગલ-ફેઝ ફેરાઇટ સ્ટ્રક્ચર બનાવે છે, જે સારી ઓક્સિડેશન પ્રતિકાર અને ઉચ્ચ તાપમાન ગેસ કાટ પ્રતિકાર ધરાવે છે, પરંતુ તેમની ઉચ્ચ તાપમાન શક્તિ ઓછી છે, ઓરડાના તાપમાને બરડપણું. વધારે છે અને વેલ્ડેબિલિટી નબળી છે. જેમ કે 1Cr13SiAl, 1Cr25Si2, વગેરે. ફેરીટીક હીટ-રેઝિસ્ટન્ટ કાસ્ટ સ્ટીલનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે એવા ભાગો બનાવવા માટે થાય છે જે ઓછા ભારને સહન કરે છે અને ઉચ્ચ-તાપમાન ઓક્સિડેશન પ્રતિકારની જરૂર પડે છે.

ફેરીટીક હીટ-રેઝિસ્ટન્ટ સ્ટીલ કાસ્ટિંગની હીટ ટ્રીટમેન્ટ સામાન્ય રીતે તાણ દૂર કરવા માટે એનેલીંગ અપનાવે છે અને પછી ઝડપી ઠંડક (400-500 ℃ ના બરડ ઝોનમાંથી ઝડપથી પસાર થવા માટે).

 

4. ઓસ્ટેનિટિક હીટ-રેઝિસ્ટન્ટ કાસ્ટ સ્ટીલ

ઓસ્ટેનિટિક હીટ-રેઝિસ્ટન્ટ કાસ્ટ સ્ટીલમાં 600°C કરતાં વધુ તાપમાને નિકલ, મેંગેનીઝ, નાઇટ્રોજન વગેરે જેવા વધુ ઓસ્ટેનાઇટ-રચના તત્વો હોય છે, તે સારી ઉચ્ચ-તાપમાન શક્તિ અને માળખાકીય સ્થિરતા અને સારી વેલ્ડીંગ કામગીરી ધરાવે છે. સામાન્ય રીતે 600°C થી ઉપર કામ કરતી ગરમી-શક્તિ સામગ્રી તરીકે વપરાય છે. લાક્ષણિક ગ્રેડ છે 1Cr18Ni9Ti (321), 1Cr23Ni13 (309), 0Cr25Ni20 (310S), 1Cr25Ni20Si2 (314), 2Cr20Mn9Ni2Si2N, 4Cr4W14Ni, વગેરે.

સારી ઠંડા વિકૃતિ મેળવવા માટે ઓસ્ટેનિટિક એન્ટી-ઓક્સિડેશન સ્ટીલને ઉચ્ચ તાપમાન સોલ્યુશન હીટ ટ્રીટમેન્ટ સાથે સારવાર કરી શકાય છે. ઓસ્ટેનિટિક હોટ-સ્ટ્રેન્થ સ્ટીલને પ્રથમ ઉચ્ચ-તાપમાન સોલ્યુશન ટ્રીટમેન્ટ સાથે ટ્રીટમેન્ટ આપવામાં આવે છે, અને પછી એજિંગ ટ્રીટમેન્ટ સ્ટ્રક્ચરને સ્થિર કરવા અને મેટ્રિક્સને મજબૂત કરવા માટે બીજા તબક્કામાં અવક્ષેપ કરવા માટે ઉપયોગ તાપમાન કરતા 60-100℃ વધુ પર કરવામાં આવે છે.

 

હીટ-રેઝિસ્ટન્ટ સ્ટીલ કાસ્ટિંગ્સનો ઉપયોગ

ગરમી-પ્રતિરોધક સ્ટીલનો ઉપયોગ મોટાભાગે ઔદ્યોગિક ક્ષેત્રો જેમ કે બોઈલર, સ્ટીમ ટર્બાઈન, પાવર મશીનરી, ઔદ્યોગિક ભઠ્ઠીઓ અને ઉડ્ડયન અને પેટ્રોકેમિકલ ઉદ્યોગોમાં ઊંચા તાપમાને કામ કરતા ભાગો અને ઘટકોના ઉત્પાદન માટે થાય છે. ઉચ્ચ-તાપમાન શક્તિ અને ઉચ્ચ-તાપમાન ઓક્સિડેશન અને કાટ પ્રતિકાર ઉપરાંત, આ ભાગોને પણ પર્યાપ્ત કઠોરતા, સારી કાર્યક્ષમતા અને વેલ્ડેબિલિટી અને વિવિધ ઉપયોગો અનુસાર ચોક્કસ અંશે માળખાકીય સ્થિરતાની જરૂર પડે છે.

 

હીટ રેઝિસ્ટન્ટ એલોય સ્ટીલના કેટલાક ગ્રેડ અને તેમની એપ્લિકેશન
સ્ટીલ ગ્રેડ	કાર્યક્ષમ તાપમાન અને એપ્લિકેશન્સ
00Cr12	વિરોધી ઓક્સિડેશન તાપમાન 600~700℃, ઉચ્ચ તાપમાન, ઉચ્ચ દબાણ વાલ્વ બોડી, બર્નર તરીકે વપરાય છે
0Cr13Al	લાગુ તાપમાન શ્રેણી 700~800℃, ગેસ ટર્બાઇન કોમ્પ્રેસર બ્લેડ
1Cr17	900°C થી નીચેના તાપમાને એન્ટી-ઓક્સિડેશન, ઉચ્ચ તાપમાનના ભાગો અને ભઠ્ઠીઓ માટે નોઝલ તરીકે વપરાય છે
1Cr12	600~700℃ ની તાપમાન શ્રેણીમાં ઓક્સિડેશન પ્રતિકાર અને ઉચ્ચ ઉચ્ચ તાપમાન શક્તિ અને સ્ટીમ ટર્બાઇન બ્લેડ, નોઝલ અને બોઈલર બર્નર વાલ્વના ઉચ્ચ તાપમાનના ભાગો માટે વપરાય છે.
1Cr13	ઓક્સિડેશન પ્રતિકાર તાપમાન 700~800℃ છે, અને તેનો ઉપયોગ 1Cr12 સ્ટીલ જેટલો જ છે
0Cr18Ni9，1Cr18Ni9Ti	870 ℃ ની નીચે એન્ટી-ઓક્સિડેશન તાપમાન, બોઈલર હીટિંગ સરફેસ પાઇપ, હીટિંગ ફર્નેસ પાર્ટ્સ, હીટ એક્સ્ચેન્જર, મફલ ફર્નેસ, કન્વર્ટર, નોઝલ તરીકે ઉપયોગ કરી શકાય છે
0Cr18Ni10Ti, 0Cr18Ni11Nb	તે 400 ~ 900 ℃ ની તાપમાન શ્રેણીમાં ઉચ્ચ તાપમાનના કાટ અને ઓક્સિડેશન માટે પ્રતિરોધક છે, અને તેનો ઉપયોગ પાઇપ ફિટિંગ માટે કરી શકાય છે જેનું કાર્યકારી તાપમાન 850 ℃ ની નીચે છે
0Cr23Ni13	એન્ટી-ઓક્સિડેશન તાપમાન 980℃ સુધી, બર્નર ફાયર ટ્યુબ, સ્ટીમ ટર્બાઇન બ્લેડ, હીટિંગ ફર્નેસ બોડી, મિથેન કન્વર્ઝન ડિવાઇસ, ઉચ્ચ તાપમાન અલગ કરવા માટે વપરાય છે
0Cr25Ni20	1035℃ સુધી એન્ટી-ઓક્સિડેશન તાપમાન, ભઠ્ઠીના ભાગોને ગરમ કરવા માટે વપરાય છે; 950 ℃ ની નીચે કાર્યકારી તાપમાન સાથે ગેસ ટ્રાન્સમિશન સિસ્ટમ ભાગો
0Cr17Ni12Mo2, 0Cr19Ni13Mo2	એન્ટી-ઓક્સિડેશન તાપમાન 870℃ કરતા ઓછું નથી, કાર્યકારી તાપમાન 600~750℃ છે, રાસાયણિક ઉદ્યોગ અને તેલ શુદ્ધિકરણ માટે હીટ એક્સ્ચેન્જર ટ્યુબ અને ફર્નેસ ફીટીંગ્સ છે.
0Cr17Ni7Al	550℃ ની નીચે કામ કરતા તાપમાન સાથે ઉચ્ચ તાપમાન લોડ-બેરિંગ ભાગો