Pakosarjan materiaalien ominaisuudet ja vaatimukset

Autojen moottoreiden alkuaikoina teho painoyksikköä kohti oli alhainen, polttoaineen palamishyötysuhde ei ollut korkea ja pakokaasujen lämpötila ei ylittänyt 500 astetta. Auton moottorin tehokkuuden parantuessa pakokaasun lämpötila on noussut 600-650 asteeseen. Viime vuosina teollisuusmaat ovat jatkuvasti parantaneet autojen pakokaasupäästöstandardeja. Katalyyttisen teknologian ja matoturboahdintekniikan soveltaminen on nostanut pakosarjan käyttölämpötilan merkittävästi yli 750 asteeseen. Moottorin suorituskyvyn parantuessa edelleen pakosarjan käyttölämpötila nousee entisestään. Samaan aikaan moottoritekniikan kehittymisen myötä pakosarjan rakenne on myös monimutkaistunut. Lisäksi syklisessä vaihtelevan lämpötilan tilassa työskenneltäessä pakosarjan materiaalilta vaaditaan paitsi hyvä korkean lämpötilan suorituskyky myös hyvä valukyky. Siksi pakosarjan materiaalilla on oltava seuraavat ominaisuudet.
Hyvä korkean lämpötilan hapettumisenkestävyys
Pakosarja toimii syklisissä korkeissa lämpötiloissa pitkään. Materiaalin hapettumisenkestävyys korkeassa lämpötilassa vaikuttaa suoraan pakosarjan käyttöikään. Tavallinen valurauta ei tietenkään voi täyttää vaatimuksia, ja materiaaliin on lisättävä seosaineita materiaalin korkean lämpötilan hapettumisenkestävyyden parantamiseksi.
Vakaa mikrorakenne
Huoneen lämpötilasta käyttölämpötilaan materiaaliin ei saa tehdä faasimuutosta tai minimoida faasimuutosta mahdollisimman paljon. Koska vaihemuutos aiheuttaa tilavuuden muutosta, sisäistä jännitystä tai muodonmuutosta, mikä vaikuttaa tuotteen suorituskykyyn ja käyttöikään. Siksi matriisimateriaali on edullisesti stabiilia ferriitti- tai austeniittirakennetta. Korkeissa lämpötiloissa toimivien valurautaosien vauriomuoto on pääasiassa korroosiota korkeissa lämpötiloissa. Sen jälkeen kun rakenteessa olevat faasit ovat hapettuneet (kuten grafiittihiili), oksidin tilavuus on suurempi kuin alkuperäinen tilavuus, mikä aiheuttaa valun palautumattoman laajenemisen.
Verrattuna kolmeen grafiittimuotoon, hiutale-, mato- ja pallomaiseen, pallomainen grafiitilla on valuraudan paras korkeiden lämpötilojen kestävyys. Syynä on se, että valuraudan jähmettymisprosessin aikana hiutalegrafiitti kasvaa johtavaksi faasiksi. Eutektisen jähmettymisen lopussa kunkin eutektisen ryhmän grafiitti muodostaa jatkuvan haarautuneen kolmiulotteisen muodon. Korkeassa lämpötilassa, kun happi tunkeutuu metalliin, grafiitti hapettuu muodostaen mikroskooppisen kanavan, joka nopeuttaa hapettumisprosessia. Kun pallomainen grafiitti ydintyy, se kasvaa tiettyyn kokoon ja sitä ympäröi matriisi. Se on olemassa eristettynä sfäärinä. Grafiittipallon hapettumisen jälkeen kanavaa ei muodostu, mikä heikentää hapettumista. Siksi pallografiittiraudan korkean lämpötilan hapettumisenkestävyys on parempi kuin muiden grafiitin muotojen, ja hapettuneilla rei'illä on vähemmän vaikutusta valuraudan korkean lämpötilan lujuuteen kuin muilla grafiittimuodoilla. Vermikulaarinen grafiitti on näiden kahden välissä.
Pieni lämpölaajenemiskerroin
Pieni lämpölaajenemiskerroin vähentää pakosarjan lämpöjännitystä ja lämpömuodonmuutosta ja parantaa tuotteen suorituskykyä ja käyttöikää.
Erinomainen lujuus korkeissa lämpötiloissa
Tuotteen vaadittavat lujuusvaatimukset korkeissa lämpötiloissa käytettäessä on täytettävä.
Hyvä prosessin suorituskyky ja alhaiset kustannukset
Lämmönkestäviä ja korkeita lämpötiloja kestäviä metallimateriaaleja on monenlaisia, mutta pakosarjan monimutkaisen muodon vuoksi pakosarjan valmistukseen käytettävien materiaalien tulee olla hyvin prosessoitavia ja niiden kustannusten tulee vastata massatuotannon tarpeita. autoteollisuudessa.