GX40CrNiSi25-20, taip pat pažymėtas medžiagos numeriu 1.4848, yra aukščiausios klasės austenitinio karščiui -atsparaus liejimo plieno šeimai ir yra viena iš plačiausiai naudojamų medžiagų, skirtų reiklioms-temperatūroms įvairiose pramonės šakose. Jo pavadinimas pagal tokius standartus kaip EN 10295 aiškiai parodo jo sudėtį ir paskirtį. G reiškia jo kaip liejimo medžiagos pobūdį, o X žymi labai{16}}legiruotą plieną. Skaičiai ir simboliai 40CrNiSi25-20 nurodo jo charakteristikas: anglies kiekis maždaug 0,40 proc., daug chromo ir nikelio legiruojančių elementų, chromo – apie 25 proc., o nikelio – apie 20 proc. Ši medžiaga sukurta taip, kad puikiai veiktų atšiauriausiose aukštų temperatūrų aplinkose, kur komponentams reikalingas išskirtinis atsparumas oksidacijai, didelis mechaninis stiprumas ir puikus konstrukcinis stabilumas esant ilgalaikei terminei ekspozicijai. Jis plačiai naudojamas pramoninėse krosnyse, naftos chemijos įrenginiuose, terminio apdorojimo įrenginiuose ir elektros energijos gamybos įrenginiuose, ypač ten, kur reikalingas atsparumas sudėtingoms korozinėms atmosferoms kartu su apkrova aukštesnėje temperatūroje.
Išskirtinis GX40CrNiSi25{2}20 veikimas iš esmės grindžiamas kruopščiai subalansuota chemine sudėtimi, kuri atspindi austenitinio karščiui atsparaus plieno šeimos optimizavimą. Specifikacijos reikalauja, kad anglies kiekis būtų nuo 0,3 iki 0,5 masės procentų. Šis anglies lygis yra labai svarbus, kad medžiaga būtų pakankamai tvirta ir atspari šliaužimui esant aukštai temperatūrai, nes susidaro stabilūs karbidai, užtikrinantys, kad komponentai išlaikytų savo struktūrinį vientisumą esant ilgalaikei mechaninei įtampai. Labiausiai apibūdinama šio plieno savybė yra didelis chromo kiekis, nurodytas nuo 24,0 iki 27,0 proc. Šis didelis chromo buvimas yra pagrindinė priežastis, dėl kurios plienas yra ypač atsparus oksidacijai ir korozijai aukštesnėje temperatūroje. Veikiamas oksiduojančios atmosferos aukštesnėje temperatūroje, chromas skatina tankaus, prilimpančio ir stabilaus chromo oksido sluoksnio susidarymą ant paviršiaus. Šis sluoksnis veikia kaip apsauginis barjeras, efektyviai apsaugodamas apatinį metalą nuo tolesnio deguonies, sieros ir kitų korozinių degimo dujų atakos, taip užkertant kelią nuosėdų susidarymui ir medžiagos skilimui. Nikelio kiekis, nurodytas nuo 19,0 iki 22,0 proc., yra vienodai svarbus, nes jis stabilizuoja austenitinę mikrostruktūrą, padidindamas atsparumą aukštai -temperatūrai, didesnį plastiškumą, didesnį atsparumą terminiam nuovargiui ir geresnes charakteristikas karbiuravimo aplinkoje, palyginti su feritinėmis medžiagomis. Silicis, kurio yra nuo 1,0 iki 2,5 procento, veikia sinergijoje su chromu ir nikeliu. Tai ne tik padidina išlydyto plieno sklandumą liejimo proceso metu, bet ir prisideda prie veiksmingesnės ir apsauginės oksido nuosėdos susidarymo, dar labiau sustiprindamas medžiagų atsparumą oksidacijai aukštoje temperatūroje. Kiti elementai palaikomi iki kontroliuojamo maksimumo, kad būtų išlaikytas pagrindinio lydinio vientisumas. Mangano kiekis ribojamas iki 2,0 proc., o fosforo ir sieros kiekis ribojamas iki mažo lygio, paprastai daugiausia atitinkamai 0,04 ir 0,03 proc., kad būtų užtikrintas geras liejamumas ir išvengta tokių problemų kaip karštas įtrūkimas. Molibdeno taip pat gali būti, bet tik likučiais, ne daugiau kaip 0,5 proc.
GX40CrNiSi25{2}}20 mechaninės savybės atspindi jo išskirtinį austenitinį pobūdį ir jo tinkamumą pačioms reikliausioms aukštos temperatūros eksploatavimo sąlygoms. Standartinės specifikacijos apibrėžia minimalias vertes, gautas iš atskirai išlietų bandinių kambario temperatūroje, kad būtų užtikrinta kokybė ir nuoseklumas. Takumo riba, atspindinti įtempį, kuriam esant medžiaga pradeda plastiškai deformuotis, paprastai nurodoma mažiausiai 220–250 MPa, o kai kurie šaltiniai nurodo 234 MPa atsparumo vertes. Tempiamasis stipris, atspindintis didžiausią įtempį, kurį medžiaga gali atlaikyti prieš sulaužant, paprastai turi būti bent 450–510 MPa, o vertės dažnai yra apie 452 MPa. Lankstumas, matuojamas pailgėjimo procentine dalimi po lūžio, nurodomas mažiausiai 7–9 procentais, nors tikrosios vertės gali skirtis priklausomai nuo konkrečių liejimo sąlygų ir terminio apdorojimo, o pailgėjimas trūkimo metu paprastai yra apie 7 procentus. Medžiagos kietumas, dažnai matuojamas Vickers arba Brinell metodu, paprastai svyruoja nuo 150 iki 200 HBW, o tokios vertės kaip 198 HV dažniausiai stebimos liejimo sąlygomis. Labai svarbu pažymėti, kad šios patalpos temperatūros savybės, nors ir naudingos kokybės kontrolei, nėra pagrindiniai projektavimo parametrai naudojant aukštą temperatūrą. Eksploatacijos metu medžiagų eksploatacinės savybės priklauso nuo atsparumo šliaužimui, gebėjimo atlaikyti ilgalaikį įtempimą esant aukštai temperatūrai be laipsniškos deformacijos ir ilgalaikį mikrostruktūrinį stabilumą. GX40CrNiSi25-20 šliaužimui didelę įtaką daro M23C6 tipo antrinių karbidų iškritimas ir šiurkštumas, kurie sustiprina kritulių kiekį, tačiau laikui bėgant gali pablogėti dėl šiurkštėjimo kinetikos esant aukštesnei temperatūrai. Austenitinė struktūra, kurią suteikia didelis nikelio kiekis, užtikrina didesnį atsparumą aukštai temperatūrai, palyginti su feritinėmis rūšimis, todėl GX40CrNiSi25-20 tinka labiausiai mechaniškai reikalaujantiems darbams.
Fizinės savybės dar labiau apibrėžia GX40CrNiSi25{2}}20 tinkamumą pagal paskirtį ir išskiria jį iš kitų karščiui atsparių klasių. Jo tankis yra maždaug 7,8 gramo kubiniame centimetre, o tai būdinga labai-legiruotam austenitiniam liejiniam plienui ir yra būtinas skaičiuojant liejamų komponentų svorį ir projektuojant. Šiluminės savybės ypač svarbios komponentams, kurie yra veikiami terminio ciklo ir dideli šilumos srautai. Medžiagos vidutinis šiluminio plėtimosi koeficientas yra maždaug 16 mikrometrų vienam metrui vienam kelvinui, kuris būdingas austenitiniam plienui ir turi būti kruopščiai apgalvotas projektuojant, kad būtų valdomas šiluminis įtempis ir būtų užtikrintas tinkamas tarpas tarp judančių ar gretimų dalių. Šilumos laidumas yra maždaug 15 vatų vienam metrui vienam kelvinui kambario temperatūroje, o tai turi įtakos komponento temperatūros gradientams kaitinant ir vėsinant. Tamprumo modulis, kuris matuoja medžiagos standumą, paprastai yra apie 195–200 gigapaskalių kambario temperatūroje, bet mažėja didėjant temperatūrai – į šį veiksnį inžinieriai turi atsižvelgti atlikdami konstrukcinius skaičiavimus esant aukštai temperatūrai. Specifinė šiluminė talpa yra maždaug 490 džaulių kilogramui vienam kelvinui, o medžiagos lydymosi diapazonas yra apie 1340 laipsnių Celsijaus, o skystis - apie 1390 laipsnių Celsijaus. Esminis šios medžiagos parametras yra maksimali eksploatavimo temperatūra. GX40CrNiSi25-20 yra skirtas nuolatiniam darbui iki 1100 laipsnių Celsijaus oksiduojančioje atmosferoje, todėl jis tinka reikliausioms aukštos temperatūros reikmėms, kai vienu metu reikalingas atsparumas oksidacijai ir mechaninis stiprumas. Medžiaga taip pat pasižymi geru atsparumu sulfiduojančiai ir angliavandeniliai, nors maksimalią naudojimo temperatūrą gali reikėti koreguoti atsižvelgiant į konkrečią atmosferos sudėtį.
Kaip lietinis plienas, GX40CrNiSi25{2}}20 paprastai formuojamas į baigtus arba beveik užbaigtus komponentus įvairiais liejybos procesais, o liejimas yra ypač įprastas sudėtingoms geometrijoms. Pažymėjime G pabrėžiama, kad jos savybės yra optimizuotos liejimo sąlygoms, nors medžiaga taip pat gali būti tiekiama tirpalo -atkaitinta, atsižvelgiant į taikymo reikalavimus. Tai leidžia gaminti sudėtingas geometrijas, pvz., vamzdžių atramines plokštes, spinduliuojančius vamzdžius, krosnies volus, degiklio antgalius, groteles, atkaitinimo dėžes, grūdinimo dėžes ir kitas sudėtingas dalis, naudojamas aukštos temperatūros{10}}įrangoje, kurias būtų sunku arba neįmanoma pagaminti naudojant kalimo procesus, pvz., kalimą ar valcavimą. Medžiaga ypač vertinama dėl jos panaudojimo naftos ir gamtinių dujų gamyklose, taip pat atkaitinimo krosnyse, grūdinimo krosnyse, plokščių normalizavimo krosnyse ir nuolatinėse krosnyse, kur komponentai turi atlaikyti ilgalaikį aukštesnės temperatūros poveikį esant mechaninei apkrovai. Reikšmingas šios klasės privalumas yra geras suvirinamumas, dėl kurio jis skiriasi nuo daugelio aukštos{11}}anglies karščiui{16}}atsparių rūšių. Sujungiant GX40CrNiSi25-20 komponentus rekomenduojamos atitinkamos suvirinimo procedūros, naudojant atitinkamus užpildo metalus, paprastai tokias, kurių sudėtis yra panaši į E310 serijos elektrodus, kad būtų užtikrintas jungties vientisumas ir našumas aukštoje temperatūroje, atitinkantis pagrindinę medžiagą. Šis suvirinamumas leidžia gaminti didelius arba sudėtingus mazgus, kurių negalima pagaminti kaip atskirų liejinių.
GX40CrNiSi25-20 konkrečiam pritaikymui parinktas dėl aukščiausios kokybės atsparumo oksidacijai aukštoje temperatūroje, mechaninio stiprumo ir atsparumo sudėtingoms korozinėms aplinkoms derinys. Viena iš pagrindinių jo naudojimo sričių yra pramoninių krosnių ir terminio apdorojimo įrangos statyba automobilių ir aviacijos pramonei. Jis dažniausiai naudojamas valcavimo sijų krosnių, naudojamų karšto štampavimo procesuose, ritinėlių ir sijų gamybai, kur komponentai turi atlaikyti ne tik aukštą temperatūrą, bet ir mechanines apkrovas bei terminį ciklą. Dėl stiprumo, atsparumo oksidacijai ir atsparumo terminiam nuovargiui medžiagų derinys idealiai tinka tokioms užduotims. Naftos chemijos ir naftos perdirbimo pramonėje GX40CrNiSi25{12}}20 plačiai naudojamas vamzdžių atraminėms plokštėms, plyšinių vamzdžių linijos komponentams ir kitiems tvirtinimo elementams, kuriems reikalingas stabilumas aukštos temperatūros angliavandenilių apdorojimo aplinkoje. Medžiaga pasižymi geru atsparumu tiek oksiduojančiai, tiek redukuojančiai atmosferai, todėl yra vertinga tais atvejais, kai dujų sudėtis gali skirtis. Be to, jis naudojamas įvairiuose kituose aukštos temperatūros pramoniniuose procesuose, įskaitant cemento gamybą, mineralų perdirbimą ir atliekų deginimą, kur reikalingas bendras atsparumas oksidacijai ir mechaninis stiprumas. Taip pat buvo sukurtos chemiškai modifikuotos šio lydinio versijos su mažais molibdeno, volframo ir niobio priedais, kad dar labiau padidintų atsparumą šliaužimui, kai reikia naudoti specifines reikmes, tokias kaip riedėjimo krosnys.
Palyginti su kitomis karščiui{0}}atspariomis rūšimis, GX40CrNiSi25-20 yra aukščiausia austenitinio karščiui-atsparaus lietojo plieno pakopa pagal nikelio kiekį ir atsparumą aukštai{6}}temperatūrai. Jis priklauso visiškai austenitiniam karščiui -atsparių plienų šeimai, kuriam būdinga stabili austenitinė mikrostruktūra nuo kambario temperatūros iki eksploatavimo temperatūros ribos. Palyginti su žemesnėmis -nikelio austenitinėmis klasėmis, tokiomis kaip GX40CrNiSi27-4, kurioje yra tik 3–6 procentai nikelio, GX40CrNiSi25-20 pasižymi žymiai didesniu atsparumu aukštai{24}}temperatūrai, geresniam atsparumui sulfatui ir terminiam nuovargiui aplinkai. stabilizuota austenitinė struktūra. Didesnis nikelio kiekis taip pat užtikrina didesnį atsparumą sigma fazės trapumui ilgalaikio -senėjimo metu, o tai gali kelti susirūpinimą kai kurių žemesnių -nikelio austenitinių klasių atveju. Palyginti su feritinėmis rūšimis, pvz., GX40CrSi28 arba GX130CrSi29, kurios pasižymi puikiu atsparumu oksidacijai, bet mažesniu atsparumu aukštai -temperatūrai, GX40CrNiSi25-20 pasižymi puikiomis mechaninėmis savybėmis ir geresniu apdirbamumu, įskaitant suvirinamumą. Palyginti su dar didesniu -legiruotu nikelio pagrindu pagamintu superlydiniu, GX40CrNiSi25-20 yra ekonomiškesnis sprendimas tais atvejais, kai nereikia didžiausio stiprumo aukštoje temperatūroje, tačiau būtinas geras atsparumas oksidacijai ir mechaninis stabilumas iki 1100 laipsnių Celsijaus. Atitinkamuose tarptautiniuose standartuose pateikiamos išsamios gairės dėl skirtingų karščiui atsparių plieno rūšių savybių ir pritaikymo, todėl inžinieriai gali atlikti informuotus palyginimus, pagrįstus konkrečiomis eksploatavimo sąlygomis, svėrimo veiksniais, tokiais kaip temperatūra, atmosferos sudėtis, mechaninės apkrovos ir ekonominiai sumetimai.
Apibendrinant galima pasakyti, kad GX40CrNiSi25{2}}20 yra aukščiausios kokybės ir plačiai patikrintas karščiui-atsparus lietinis plienas, kurio vertė yra optimalus didelio chromo kiekio derinys, užtikrinantis atsparumą oksidacijai, ir didelis nikelio kiekis, užtikrinantis austenitinę struktūrą ir puikias mechanines savybes aukštoje -temperatūroje. Kruopščiai nurodyta jo cheminė sudėtis užtikrina apsauginio oksido sluoksnio, kuris apsaugo nuo korozijos aukštoje temperatūroje, susidarymą, o visiškai austenitinė mikrostruktūra užtikrina didesnį stiprumą, atsparumą terminiam nuovargiui ir gerą suvirinamumą. Kaip liejimo lydinys, jis siūlo puikų dizaino lankstumą gaminant sudėtingas, patvarias dalis, kurios turi atlaikyti bendrą ekstremalaus karščio, mechaninio įtempio ir korozinės atmosferos poveikį kai kuriose reikliausiose pramonės aplinkose. Inžinieriams ir dizaineriams, kuriems pavesta parinkti medžiagas aukštoje{12}}temperatūroje iki 1100 laipsnių Celsijaus, svarbu suprasti konkrečias GX40CrNiSi25-20 savybes ir galimybes, kad būtų galima nurodyti medžiagą, kuri užtikrins saugų, ilgalaikį ir ekonomišką veikimą. Jo oficialus pripažinimas tarptautiniais standartais kartu su plačiu jo šliaužimo elgsenos ir mikrostruktūros supratimu sustiprina jos, kaip aukščiausios darbinės medžiagos, statusą aukštos temperatūros inžinerijos srityje.
