一- Perché?vassoio per il trattamento termicodevono essere resistenti alle alte temperature?
Il vassoio di trattamento termico è il dispositivo principale per il trasporto del pezzo da lavorare per il riscaldamento, la conservazione del calore, il raffreddamento e altri processi.La sua resistenza alle alte temperature è determinata dalle esigenze essenziali e dal posizionamento funzionale del processo di trattamento termicoLe ragioni specifiche sono le seguenti:
1- esigenze ambientali ad alta temperatura del processo di trattamento termico
I processi essenziali del trattamento termico (come il raffreddamento, la ricottura, la normalizzazione, la temperatura, ecc.) devono essere effettuati in un ambiente ad alta temperatura, ad esempio:
La temperatura di raffreddamento dei materiali in acciaio è di solito di 800~1200°C (ad esempio la temperatura di raffreddamento dell'acciaio a carbonio medio è di circa 840°C,e la temperatura di raffreddamento dell'acciaio ad alta velocità può raggiungere i 1220°C);
La temperatura di trattamento della soluzione della lega di alluminio è di circa 500-600 °C;
Le temperature di processo del trattamento termico a vuoto, della carburizzazione, ecc. sono generalmente nell'intervallo di 500~1000°C.
Il vassoio deve essere in contatto diretto con il forno o il mezzo ad alta temperatura.causando la caduta del pezzo, guasti di processo o danni alle apparecchiature.
2Requisiti di stabilità per i cuscinetti
Il peso del pezzo di lavoro ad alta temperatura eserciterà un carico continuo sul vassoio.Se la resistenza del materiale del vassoio diminuisce significativamente con l'aumento della temperatura (come il brusco calo della resistenza dell'acciaio ordinario al di sopra di 400 °C), può verificarsi un crollo strutturale, con conseguente smantellamento del pezzo o un incidente di sicurezza.
Ad esempio, in un forno a trattamento termico continuo, il vassoio deve muoversi avanti e indietro con il nastro trasportatore per un lungo periodo.La resistenza al sollevamento ad alta temperatura (capacità del materiale di deformarsi lentamente sotto un carico costante) è la chiave per garantire la stabilità.
3Requisiti di resistenza all'ossidazione e alla corrosione
In un ambiente ad alta temperatura, l'ossigeno nell'aria, il gas protettivo nel forno (come il CO, il CO2 nell'atmosfera di carburizzazione) o il mezzo di spegnimento (come il bagno di sale, il gas di scarico)olio) reagirà chimicamente con il materiale del vassoio, con conseguente desquamazione delle scaglie di ossido e formazione di pozzi di corrosione.
L'escala di ossido che si sbuccia può contaminare la superficie del pezzo da lavorare o bloccare i tubi nel forno, e la corrosione indebolisce la resistenza del vassoio.I materiali resistenti alle alte temperature (come l'acciaio inossidabile e le leghe a base di nichel) hanno generalmente una migliore stabilità del film antiossidante e resistenza alla corrosione.
4- domanda economica di riutilizzo
Il trattamento termico è un processo a lotti, e il vassoio deve essere inserito eforno ad alta temperaturaSe il materiale non è resistente alle alte temperature, la sostituzione frequente dei vassoi aumenterà i costi di produzione (come i tempi di fermo e i costi dei consumabili).
Ad esempio, un vassoio in acciaio al carbonio comune può essere smaltito dopo centinaia di cicli ad alta temperatura, mentre un vassoio in lega resistente ad alta temperatura può essere utilizzato decine di migliaia di volte.con un costo complessivo inferiore.
二Qual è la temperatura massima che un vassoio di trattamento termico può sopportare?
La temperatura massima che il vassoio può sopportare dipende dal tipo di materiale e dalla composizione specifica.
Casi estremi in scenari speciali
vassoi in lega ad alta temperatura per l'industria aerospaziale: utilizzando leghe monocristalline a base di nichel (come Rene N5 sviluppato dalla NASA),che possono essere utilizzati per un servizio a breve termine a temperature superiori a 1400 °C e sono utilizzati per il trattamento termico a temperatura ultra elevata dei componenti del motore di aeromobili, ma il costo è estremamente alto.
vassoi in materiale composito: come scheletro metallico + rivestimento in ceramica (come rivestimento ZrO2),possono resistere a temperature superiori a 1500 °C grazie alla progettazione a gradiente e sono utilizzati in condizioni di lavoro estreme (come la lavorazione di materiali nucleari).
三Altri fattori che influenzano laresistenza alle alte temperature dei vassoi
Tasso di riscaldamento e tempo di isolamento:
Un riscaldamento rapido (ad esempio un riscaldamento superiore a 50 °C al minuto) aumenta lo stress termico del materiale e può causare crepe;L'isolamento a lungo termine (come l'uso continuo per più di 10 ore) accelererà la fuga del materiale.
Atmosfera:
La riduzione dell'atmosfera (come H2), l'atmosfera carburante (come CO) o l'atmosfera contenente zolfo ridurranno la resistenza alla temperatura effettiva del vassoio.Inconel 601 può resistere a 1250°C in ossigeno puro, ma può scendere al di sotto di 1100 °C in un'atmosfera contenente zolfo.
Stato della superficie:
Se la superficie del vassoio presenta un accumulo di olio e di scaglie, si formano punti caldi locali, accelerando la degradazione del materiale.
4Come scegliere unvassoio resistente alle alte temperature?
Abbinare il materiale in base alla temperatura di processo:
Se la temperatura di processo è ≤ 1000°C, è possibile scegliere l'acciaio inossidabile 310S;
Se la temperatura è di 1000~1300°C, si preferiscono leghe a base di nichel (come Inconel 601) o leghe di ferro-cromo-alluminio;
Gli scenari a temperature ultra elevate (> 1300°C) richiedono ceramiche, grafite o materiali compositi.
Considera il numero di cicli e carichi:
Gli scenari con carico elevato e frequenza di ciclo elevata (come le linee di produzione continue) richiedono materiali con elevata resistenza al sollevamento (come Inconel 718).
Concentrarsi sul rendimento dei costi e sui costi di manutenzione:
I vassoi in ceramica hanno costi iniziali elevati, ma hanno una lunga durata e non richiedono una manutenzione frequente; i vassoi in metallo hanno costi inferiori, ma richiedono ispezioni regolari per l'ossidazione e la deformazione.
Dall'analisi di cui sopra risulta che la resistenza alle alte temperature è la caratteristica principale dei vassoi per il trattamento termico,e la sua temperatura limite è determinata dal progetto scientifico del materialeIn applicazione pratica, è necessario selezionare in modo completo le condizioni di processo, l'economia e l'affidabilità.
一- Perché?vassoio per il trattamento termicodevono essere resistenti alle alte temperature?
Il vassoio di trattamento termico è il dispositivo principale per il trasporto del pezzo da lavorare per il riscaldamento, la conservazione del calore, il raffreddamento e altri processi.La sua resistenza alle alte temperature è determinata dalle esigenze essenziali e dal posizionamento funzionale del processo di trattamento termicoLe ragioni specifiche sono le seguenti:
1- esigenze ambientali ad alta temperatura del processo di trattamento termico
I processi essenziali del trattamento termico (come il raffreddamento, la ricottura, la normalizzazione, la temperatura, ecc.) devono essere effettuati in un ambiente ad alta temperatura, ad esempio:
La temperatura di raffreddamento dei materiali in acciaio è di solito di 800~1200°C (ad esempio la temperatura di raffreddamento dell'acciaio a carbonio medio è di circa 840°C,e la temperatura di raffreddamento dell'acciaio ad alta velocità può raggiungere i 1220°C);
La temperatura di trattamento della soluzione della lega di alluminio è di circa 500-600 °C;
Le temperature di processo del trattamento termico a vuoto, della carburizzazione, ecc. sono generalmente nell'intervallo di 500~1000°C.
Il vassoio deve essere in contatto diretto con il forno o il mezzo ad alta temperatura.causando la caduta del pezzo, guasti di processo o danni alle apparecchiature.
2Requisiti di stabilità per i cuscinetti
Il peso del pezzo di lavoro ad alta temperatura eserciterà un carico continuo sul vassoio.Se la resistenza del materiale del vassoio diminuisce significativamente con l'aumento della temperatura (come il brusco calo della resistenza dell'acciaio ordinario al di sopra di 400 °C), può verificarsi un crollo strutturale, con conseguente smantellamento del pezzo o un incidente di sicurezza.
Ad esempio, in un forno a trattamento termico continuo, il vassoio deve muoversi avanti e indietro con il nastro trasportatore per un lungo periodo.La resistenza al sollevamento ad alta temperatura (capacità del materiale di deformarsi lentamente sotto un carico costante) è la chiave per garantire la stabilità.
3Requisiti di resistenza all'ossidazione e alla corrosione
In un ambiente ad alta temperatura, l'ossigeno nell'aria, il gas protettivo nel forno (come il CO, il CO2 nell'atmosfera di carburizzazione) o il mezzo di spegnimento (come il bagno di sale, il gas di scarico)olio) reagirà chimicamente con il materiale del vassoio, con conseguente desquamazione delle scaglie di ossido e formazione di pozzi di corrosione.
L'escala di ossido che si sbuccia può contaminare la superficie del pezzo da lavorare o bloccare i tubi nel forno, e la corrosione indebolisce la resistenza del vassoio.I materiali resistenti alle alte temperature (come l'acciaio inossidabile e le leghe a base di nichel) hanno generalmente una migliore stabilità del film antiossidante e resistenza alla corrosione.
4- domanda economica di riutilizzo
Il trattamento termico è un processo a lotti, e il vassoio deve essere inserito eforno ad alta temperaturaSe il materiale non è resistente alle alte temperature, la sostituzione frequente dei vassoi aumenterà i costi di produzione (come i tempi di fermo e i costi dei consumabili).
Ad esempio, un vassoio in acciaio al carbonio comune può essere smaltito dopo centinaia di cicli ad alta temperatura, mentre un vassoio in lega resistente ad alta temperatura può essere utilizzato decine di migliaia di volte.con un costo complessivo inferiore.
二Qual è la temperatura massima che un vassoio di trattamento termico può sopportare?
La temperatura massima che il vassoio può sopportare dipende dal tipo di materiale e dalla composizione specifica.
Casi estremi in scenari speciali
vassoi in lega ad alta temperatura per l'industria aerospaziale: utilizzando leghe monocristalline a base di nichel (come Rene N5 sviluppato dalla NASA),che possono essere utilizzati per un servizio a breve termine a temperature superiori a 1400 °C e sono utilizzati per il trattamento termico a temperatura ultra elevata dei componenti del motore di aeromobili, ma il costo è estremamente alto.
vassoi in materiale composito: come scheletro metallico + rivestimento in ceramica (come rivestimento ZrO2),possono resistere a temperature superiori a 1500 °C grazie alla progettazione a gradiente e sono utilizzati in condizioni di lavoro estreme (come la lavorazione di materiali nucleari).
三Altri fattori che influenzano laresistenza alle alte temperature dei vassoi
Tasso di riscaldamento e tempo di isolamento:
Un riscaldamento rapido (ad esempio un riscaldamento superiore a 50 °C al minuto) aumenta lo stress termico del materiale e può causare crepe;L'isolamento a lungo termine (come l'uso continuo per più di 10 ore) accelererà la fuga del materiale.
Atmosfera:
La riduzione dell'atmosfera (come H2), l'atmosfera carburante (come CO) o l'atmosfera contenente zolfo ridurranno la resistenza alla temperatura effettiva del vassoio.Inconel 601 può resistere a 1250°C in ossigeno puro, ma può scendere al di sotto di 1100 °C in un'atmosfera contenente zolfo.
Stato della superficie:
Se la superficie del vassoio presenta un accumulo di olio e di scaglie, si formano punti caldi locali, accelerando la degradazione del materiale.
4Come scegliere unvassoio resistente alle alte temperature?
Abbinare il materiale in base alla temperatura di processo:
Se la temperatura di processo è ≤ 1000°C, è possibile scegliere l'acciaio inossidabile 310S;
Se la temperatura è di 1000~1300°C, si preferiscono leghe a base di nichel (come Inconel 601) o leghe di ferro-cromo-alluminio;
Gli scenari a temperature ultra elevate (> 1300°C) richiedono ceramiche, grafite o materiali compositi.
Considera il numero di cicli e carichi:
Gli scenari con carico elevato e frequenza di ciclo elevata (come le linee di produzione continue) richiedono materiali con elevata resistenza al sollevamento (come Inconel 718).
Concentrarsi sul rendimento dei costi e sui costi di manutenzione:
I vassoi in ceramica hanno costi iniziali elevati, ma hanno una lunga durata e non richiedono una manutenzione frequente; i vassoi in metallo hanno costi inferiori, ma richiedono ispezioni regolari per l'ossidazione e la deformazione.
Dall'analisi di cui sopra risulta che la resistenza alle alte temperature è la caratteristica principale dei vassoi per il trattamento termico,e la sua temperatura limite è determinata dal progetto scientifico del materialeIn applicazione pratica, è necessario selezionare in modo completo le condizioni di processo, l'economia e l'affidabilità.
