GX130CrSi29 も材料番号 1.4777 で指定されており、耐熱鋳鋼-の中でも特殊な高性能グレードです。- EN 10295 などの規格に基づくその指定は、その組成と使用目的を明確に示しています。 G は鋳造材料としての性質を表し、X は高合金鋼を表します。- 130CrSi29 の数字と記号は、その特徴を示しています。つまり、約 1.30 パーセントの高い炭素含有量と、クロムとシリコンの合金元素が大量に含まれており、クロムの含有率は約 29 パーセントです。この材料は、コンポーネントが極度の熱や酸化だけでなく、重大な摩耗や機械的酷使にも耐える必要がある、最も要求の厳しい高温環境向けに設計されています。-その目的は、熱的劣化と機械的劣化の組み合わせに対する耐久性と耐性が最重要視される鉱物加工、石油化学、発電などの分野にあります。
GX130CrSi29 の卓越した性能は、慎重に調整された化学組成の直接的な結果であり、低炭素耐熱性グレードとは異なります。{2}仕様では、炭素含有量の範囲を 1.2 ～ 1.4 重量パーセントと定めています。この高い炭素レベルは、材料の高い硬度と摩耗に対する優れた耐性を生み出す主な要因です。炭素はクロムと結合して、鋼の微細構造内にかなりの量の硬質クロム炭化物を形成します。これらの炭化物は、高温での鉱物、灰、その他の粒子状物質による研磨作用に耐える、強靱で耐摩耗性の表面を提供します。{10}最も特徴的な特徴は、27.0 ～ 30.0 パーセントのクロム含有量が高いことです。この実質的なクロムの存在は、高温での酸化や腐食に対する優れた耐性を鋼に与えるために重要です。クロムは、高温の酸化雰囲気にさらされると、表面に緻密で粘着性のある安定した酸化クロム層の形成を促進します。この保護スケールは侵入不可能なバリアとして機能し、酸素、硫黄、その他の腐食性燃焼ガスによるさらなる攻撃から下地の金属を保護し、スケールの発生や材料の無駄を防ぎます。シリコンは 1.0 ～ 2.5 パーセントの範囲で存在し、クロムと相乗的に作用します。鋳造プロセス中の溶鋼の流動性を改善し、複雑な形状の製造を可能にするだけでなく、保護酸化スケールの形成と安定性を高め、高温酸化耐性をさらに高めます。-他の要素は慎重に制御されます。マンガンは 0.5 ～ 1.0 パーセントの範囲で許容されますが、リンと硫黄は健全な鋳造を保証し、高温割れなどの問題を防ぐためにそれぞれ 0.035 パーセントと 0.03 パーセントという非常に低い最大値に抑えられています。ニッケルとモリブデンは、この特定のフェライトグレードの主な合金添加物ではないため、残留元素とみなされ、それぞれ最大 1.0 パーセントと 0.5 パーセントに制限されます。
GX130CrSi29 の機械的特性は、高温強度と耐摩耗性の二重目的の設計を反映しています。-室温で個別に鋳造されたテストピースからのデータは品質管理のベースラインとなりますが、その真の価値は使用中に実証されます。塑性変形が始まる応力を示す降伏強度は通常約 299 MPa と報告され、引張強度の値は約 581 MPa であることがよくあります。この高炭素合金では伸びによって測定される延性がさらに制限されており、通常は約 23% ですが、これは成形性よりも硬度と耐摩耗性が最適化された材料の特徴です。材料の硬度は重要な性能指標であり、ブリネル硬度値は多くの場合約 141 HBW であることがわかりますが、これは鋳物の断面サイズや熱処理条件によって異なります。これらの室温特性は、高温用途の主要な設計パラメータではないことを理解することが重要です。-使用中の材料の性能は、耐クリープ性、進行性の変形なしに高温での長期応力に耐える能力、および微細構造の安定性によって決まります。-浸炭、つまり脆化を引き起こす可能性のある望ましくない炭素の吸収に対する耐性も、炭化水素処理環境では貴重な特性です。おそらく最も重要なことは、その高い硬度により、高温で研磨性の固体を扱っている場合でも、撹拌ブレードやシュートなどのコンポーネントの形状と機能が維持されることです。
物理的特性は、GX130CrSi29 のアプリケーション範囲をさらに定義します。その密度は約 7.6 g/cm で、これは高合金フェライト鋼の典型的な値であり、コンポーネント設計における重量計算には不可欠です。-熱特性は、熱サイクルや高い熱流束にさらされる部品にとって特に重要です。この材料は、温度による寸法変化を決定する平均熱膨張係数を示します。この係数は、熱応力を管理し、可動部品や隣接する部品間のクリアランスを維持するために設計で考慮する必要があります。具体的なデータによると、線熱膨張係数は 20℃ ～ 400℃ で約 11.5 x 10/K で、20℃ ～ 1000℃ では 16.0 x 10/K に増加します。熱が材料を通してどの程度効率的に伝達されるかを決定する熱伝導率は、室温で約 18.8 W/mK であり、加熱および冷却中のコンポーネント内の温度勾配に影響を与えます。剛性を測定する弾性率は温度の上昇とともに減少します。これはエンジニアが高温での構造計算で考慮する必要がある要素です。この材料の重要な仕様は、最大使用温度です。 DIN EN 10295 などの規格によれば、GX130CrSi29 は酸化雰囲気中での使用温度が 1100℃ までと評価されています。ただし、還元性燃焼雰囲気や硫黄含有ガスを含む環境では、保護酸化物層が損なわれる可能性があるため、この制限は 1050℃ まで低下します。この温度特性は、一部のニッケルが豊富なオーステナイト系グレードよりわずかに低くなりますが、その耐摩耗性により、特定の用途において独自の利点が得られます。
鋳鋼である GX130CrSi29 は、さまざまな鋳造プロセスを通じてほぼ完成品または完成品に近い部品に成形されます。-名称の G は、その特性がキャスト状態に合わせて最適化されていることを強調しています。-これにより、鍛造や圧延などの鍛造プロセスでは製造できない、撹拌アーム、バーナー ドラム、炉床プレート、シュートなどの複雑で重いセクションの形状を経済的に製造できます。-通常、材料は鋳放しの状態で供給されます。つまり、鋳造工場から凝固して冷却した後、すぐに使用できる状態、または最終寸法までの限定的な機械加工が可能な状態になります。ただし、合意があれば熱処理を施すことも可能です。たとえば、耐熱鋳鋼に関する ISO 11973 規格では、GX130CrSi29 のようなグレードは摂氏 800 度から 850 度の範囲の温度で焼きなまされる可能性があると記載しています。-このような処理は、機械加工のために材料をわずかに軟化させたり、複雑な鋳物の冷却中に発生する内部応力を緩和したりして、寸法安定性を高めるために実行できます。この材料の重要な考慮事項は溶接性です。 GX130CrSi29 は炭素とクロムの含有量が高いため、通常の工場条件では溶接できないと一般に考えられています。その微細構造は溶接中に亀裂が発生しやすいため、どうしても接合が必要な場合は、非常に特殊な手順と充填材が必要となり、多くの場合、溶接接続を完全に回避する設計になります。
特定の用途向けの GX130CrSi29 の選択は、高温酸化耐性と摩耗に対する優れた耐性の独自の組み合わせによって決まります。-その主な使用分野の 1 つは、鉱物処理および乾式冶金のための装置の建設です。黄鉄鉱焙焼炉の撹拌機の歯やアームの製造によく使用されます。これらの用途では、部品は高温で研磨性の高い硫化鉱石を撹拌し、硫黄含有ガスによる化学的攻撃と鉱石粒子による機械的摩耗の両方に耐えなければなりません。{6}両方の現象に対する耐性があるため、最適な材料となります。同様に、灰、クリンカー、鉱石などの高温バルク固体を扱うバーナードラム、スライドバー、シュート、炉床プレートにも使用されます。これらのコンポーネントは、高温で重い荷重を支えるだけでなく、その上を滑る材料の磨耗作用にも耐えなければなりません。石油化学産業や発電産業では、熱や摩耗環境にさらされる供給ラック、取鍋、その他の耐摩耗性の高い鋳物に使用されています。{11}}高温酸化に耐えながら、硬くて耐摩耗性の表面を維持できる材料の能力により、このような厳しい条件下でも長寿命が保証され、ダウンタイムとメンテナンスのコストが削減されます。-
他の耐熱グレードと比較すると、GX130CrSi29 は高温強度と耐摩耗性の交差点で明確なニッチを占めています。-これはフェライト系耐熱鋼のグループに属しており、フェライト系の微細構造が特徴です。-これにより、GX40CrSi28 などの低炭素フェライト系グレードや、より高度に合金化されたオーステナイト系ステンレス鋼の両方と区別されます。{7}}わずか 0.4% の炭素を含み、主に耐酸化性と構造強度を目的として最適化された GX40CrSi28 と比較して、GX130CrSi29 は、大幅に高い硬度と耐摩耗性を得るために延性と加工性をある程度犠牲にしています。このため、摩耗が主な懸念事項である場合に優れた選択肢となります。オーステナイト構造を安定させ、より高いクリープ強度を提供するために大量のニッケルが含まれることが多いオーステナイト系耐熱鋼-と比較して、GX130CrSi29 は、究極の高温強度が主な要件ではなく、酸化と摩耗の組み合わせに対する耐性が最優先される用途において、よりコスト効率の高いソリューションを提供します。-クロム含有量が高いため、多くのオーステナイトグレードに匹敵する 1100℃ までの保護が得られますが、主な合金元素としてニッケルが含まれていないため、材料コストが低くなります。 ISO 11973 規格はグレードの比較に関するガイダンスを提供しており、エンジニアは温度、雰囲気、機械的負荷、摩耗の可能性などの考慮要素、特定の使用条件に基づいて情報に基づいた選択を行うことができます。
結論として、GX130CrSi29 は特殊で非常に効果的な耐熱鋳鋼です。-その価値は、耐酸化性のための高クロム含有量と耐摩耗性のための高炭素含有量の独自の組み合わせにあります。慎重にバランスの取れた化学組成により、高温腐食を防ぐ保護酸化層が確実に形成され、硬質クロム炭化物は摩耗環境に耐えるのに必要な耐久性を備えています。{4}鋳造合金として、最も要求の厳しい産業機器向けの複雑で耐久性の高い部品を製造するための設計の柔軟性を提供します。{6}}他のグレードに比べて溶接性や極度のクリープ強度は備えていないかもしれませんが、鉱物加工や材料取り扱いなど、熱間摩耗を伴う用途において優れた性能を発揮するため、継続的かつ不可欠な使用が保証されます。摩耗が重要な要素となる高温での使用に適した材料の選択を担当するエンジニアにとって、GX130CrSi29 の特定の特性と機能を理解することは、安全で長持ちする経済的な性能を実現する材料を指定するための鍵となります。- EN 10295 や ISO 11973 などの国際規格で正式に認められたことで、高温工学の分野における重要な材料としての地位が確固たるものになりました。-
