耐熱鑄造用於製造必須在高溫環境下工作的金屬零件，例如熔爐、烤箱、窯爐和發電廠。在這些環境中，普通金屬可能會熔化、彎曲或開裂。耐熱鑄造有助於保持金屬零件的強度和安全性。有關特定零件（例如爐簍條、燃燒器噴嘴和支撐梁）的指導，請參閱我們的耐熱爐鑄件指南。
金屬過熱時會緩慢變形，冷卻後也更容易生鏽或斷裂。耐熱鑄件正是為了防止這些問題而設計的，它有助於機器更長、更安全地運作。
在本指南中，我們將解釋耐熱鋼鑄造，以及為什麼有些方法更適合高溫零件。
了解耐熱鋼鑄造
耐熱鋼鑄件專為需要在高溫下保持強度的零件而設計。在許多工廠中，溫度會超過650°C (1200°F)。在這種溫度下，普通鋼和鐵的強度會開始下降。
耐熱鋼則不同。它的設計使其即使在極高的溫度下也能保持強度。它不易彎曲，不易開裂，還能承受多次加熱和冷卻。
熱對金屬的影響
金屬的電學、磁學和結構特性可以透過加熱來改變。由於金屬的應用領域廣泛，不同的環境對金屬特性的要求也各不相同。
加熱金屬的方法有很多種，這些方法通常用於改變金屬的性質。為了達到預期的效果，需要精確控制金屬的加熱溫度和冷卻速率。
高溫會以多種方式改變金屬。當金屬長時間保持高溫時，它會緩慢伸長。這種緩慢伸長現象稱為蠕變。起初可能不易察覺，但隨著時間的推移，它會導致零件彎曲或下垂。
加熱也會導致金屬與空氣反應，在表面形成一層堅硬的片狀物，稱為氧化皮。氧化皮過多會損壞零件。
金屬冷卻後會變硬，容易斷裂。這是因為這種金屬不耐高溫快速變化。
為什麼要添加特殊金屬
耐熱鋼是通過添加特殊金屬製成的。其中最重要的兩種金屬是鉻和鎳。
鉻有助於保護金屬表面。當金屬受熱時，鉻會在金屬表面形成一層薄薄的保護層。這層保護層可以減緩鏽蝕和熱空氣造成的傷害。
鎳有助於保持金屬的韌性。它能防止鋼材冷卻時過硬而斷裂。鎳還能幫助金屬在高溫下保持強度。
為什麼 ASTM A297 標準很重要
為您的專案選擇合適的鑄造材料是影響專案成功與否的最重要決策之一。您選擇的材料將直接影響零件的性能、耐久性、成本和整體品質。
大多數耐熱鋼鑄件都遵循ASTM A297標準。該標準規定了耐熱鋼的製造方法，並明確了金屬中鉻和鎳的含量。
ASTM A297標準也為常用耐熱鋼命名，包括HF、HH、HK和HU。工程師和鑄造廠使用這些名稱來選擇合適的金屬。
ASTM A297 標準並不能保證零件永不損壞。零件的壽命仍取決於溫度、重量和工作條件。但該標準有助於確保鋼材足以承受高溫加工。
耐熱鋼與鑄鐵
耐熱鋼和鑄鐵都用於高溫機械中，但它們的性能並不相同。
耐熱鋼在拉伸或彎曲時強度很高，可以略微拉伸而不斷裂。這使得它更適合用於高溫下運動或承受重物的零件。
鑄鐵在受壓時非常堅固，還能減少震動和噪音。但鑄鐵在拉伸或彎曲時更容易斷裂，在高溫下，其開裂速度甚至比鋼更快。
因此，耐熱鋼常用於爐膛和加熱器的內部零件。鑄鐵則更多用於爐蓋、框架和低應力部件。
耐熱塗料及其局限性
有些鑄鐵零件表面塗有耐熱漆。這種漆有助於保護表面免受鏽蝕和氧化皮的侵害，也能讓零件看起來更乾淨。
大多數耐熱塗料的有效溫度約為600 至 650°C。超過這個溫度，塗料可能會燃燒、剝落或開裂。
油漆並不能增強金屬的強度，也無法阻止金屬彎曲或拉伸，更無法保護零件內部。如果零件需要在高溫環境下工作，使用更優質的金屬比使用油漆更為重要。
離心鑄造的優勢
離心鑄造有時也被稱為液態鍛造。與其他鑄造製程不同，離心鑄造製程需要特殊的知識、實務經驗和技能，而這些在其他類型的鑄造作業中通常並不常見。
許多耐熱零件都是用離心鑄造法製造的。這種方法常用於製造管材和環等圓形零件。
在離心鑄造過程中，熔融金屬被澆注到繞水平或垂直軸旋轉的空心圓柱形模具中，該模具以超過 100 G 的離心力高速旋轉。
為什麼離心鑄造更適合高溫零件
離心鑄造有助於去除金屬中的空氣。氣泡會造成鑄件的薄弱點。當模具旋轉時，空氣會被排出，這使得鑄件更加堅固。
旋轉過程還能將污垢和雜質帶向內部。之後，將內部的這層材料切除。這樣，最後得到的零件就只剩下品質更好的金屬。
另一個優點是金屬的冷卻方式。金屬內部的晶粒排列整齊均勻。這有助於零件在加熱和冷卻過程中抵抗開裂。
由於這些優點，離心鑄造常用於製造爐管、加熱輥和熱管。
常用耐熱鋼牌號碼（ASTM A297）
耐熱鋼並非千篇一律。根據不同的溫度等級和應用需求，有多種類型的耐熱鋼。這些類型被稱為鋼級。每種鋼級都含有特殊的金屬配比，使其在特定條件下表現更佳。選擇合適的感應淬火頻率取決於所需的滲層深度、零件尺寸和鋼級。
大多數耐熱鋼鑄件都遵循ASTM A297標準。此標準旨在確保鋼鑄件在高溫環境下使用時安全可靠。它還為耐熱鋼製定了通用名稱，以便鑄造廠、工程師和採購人員能夠輕鬆溝通。
下表列出了四種常見的ASTM A297 耐熱鋼牌號。
| ASTM A297 等級 | 鋼材類型 | 最高工作溫度 | 常見用途 |
| HF | 含鉻鎳鋼 | 超過 870°C | 燃燒器噴嘴、爐體部件、輕型熱支架 |
| HH | 含鉻量更高的鋼 | 超過 1095°C | 熱處理夾具、格柵條、導軌 |
| HK | 高鉻鎳鋼 | 超過 1150°C | 爐管、重整管、窯爐部件 |
| HU | 高鎳鋼 | 超過 1150°C | 具有快速加熱和冷卻功能的零件，重型爐工 |
用簡單術語理解成績
當人們問我們應該選擇哪種耐熱鋼等級時，真正的答案始終是：
“這取決於溫度、負載以及零件的使用方式。”
多年來，我們發現同樣的等級反覆出現。以下是我們向工廠經理、維修團隊和採購人員解釋這些等級的方式。
HF級－適用於中等溫度
HF級鋼通常是耐熱鋼的入門級產品。 HF鋼常用於爐膛部件、熱處理夾具、輻射管以及其他承受連續或循環熱負荷的結構件。其穩定的奧氏體組織確保了良好的蠕變強度和尺寸穩定性，使其成為工業加熱和冶金加工環境中長期服役的可靠材料。
高頻工作良好時：
- 高溫並非極端。
- 零件不承重
- 溫度保持穩定
根據經驗： HF 在環境平靜時能勝任工作。但如果溫度升高或負載增加，就該考慮更高等級的加熱器了。
HH等級－專為高溫環境打造
HH級耐高溫性能優於HF級。它含有更多的鉻，有助於保護金屬表面。
植物選擇 HH 的原因：
- 更好的耐熱性和阻燃性
- 更強的表面保護
- 在持續高溫下具有較長的使用壽命
實際使用建議： HH 是一種非常耐用的「主力」等級鋼材。如果零件整天保持高溫，HH 的使用壽命通常比 HF 更長。
HK級 – 專為高溫環境設計
當零件靠近火源或高溫氣體時，應使用HK級鋼材。
香港的獨特之處：
- 高鉻表面保護
- 高鎳含量可提高熱強度
- 專為持續高溫環境而設計
你常在以下地方看到香港的身影：
- 爐管
- 窯爐部件
- 重整器和加熱器系統
⚠️重要提示： HK不耐快速加熱和冷卻。我們發現，當溫度變化緩慢時，HK可以持續使用很長一段時間；但如果溫度波動過快，HK就會開裂。
HU級－最適合應付嚴苛的熱循環
HU牌鋼材鎳含量極高，使其在高溫下仍能保持強度和柔韌性。
選擇HU的原因：
- 可快速加熱和冷卻
- 壓力下更不容易開裂
- 擅長應對高溫環境的工作
我們的觀點：如果過去曾出現過開裂問題，那麼 HU 通常值得付出額外的成本。
耐熱鑄件的工業應用
耐熱鑄件是許多行業正常運作的保障。如果沒有它，機器停機頻率會更高，維修成本會更高，安全風險也會增加。
石化廠
在石油化學工廠中，耐熱鑄件被用於爐膛和加熱器內部。
這些部分：
- 引導熱氣
- 輸送燃料或化學品的支撐管道
- 日夜不停地奔跑，不眠不休
如果一個零件發生故障，整個爐子可能都需要停機。因此，堅固耐熱的鑄件至關重要。
發電設施
發電廠依賴以下方面的耐熱鑄件：
- 鍋爐
- 加熱系統
- 高溫支撐
這些部件長時間暴露在高溫蒸氣和氣體環境中。當它們運作良好時，工廠就能安全運作。一旦發生故障，停機就會迅速發生。
良好的鑄件意味著更少的緊急停機和更少的夜班維修工作。
水泥和採礦廠
水泥和採礦設備在一些最惡劣的條件下運作。
耐熱鑄件用於：
- 窯
- 冷卻器
- 重型物料搬運系統
這些部件必須能夠處理：
- 高溫
- 沉重的重量
- 灰塵和碎片
耐用鑄件有助於延長工廠的維修間隔時間，減少停機時間。
我們生產的耐熱鑄件
除了本指南涵蓋的材料外，我們還生產耐熱鑄件本身——既可作為單一替換部件，也可作為批量產品用於工作溫度為 800–1200°C 的熔爐、窯爐、焚燒爐和熱處理設備。每個部件都採用與其位置和用途相匹配的牌號鑄造，而不是所有部件都使用同一種合金。
| 部分 | 職責和故障模式 | 推薦等級 |
|---|---|---|
| 爐篦條 | 800–1100°C，直接火焰+灰燼侵蝕 | ZG30Cr18Ni12Si (medium-temp), ZG4Cr25Ni20Si2 (Cr25Ni20) |
| 燃燒器噴嘴和燃燒部件 | 高溫運轉 + 啟停式熱循環 | ZG4Cr25Ni20Si2 (Cr25Ni20) |
| 支撐梁 | 1000–1200°C，承載能力強，蠕變是其極限。 | ZG4Cr25Ni20Si2 (Cr25Ni20); ZG4Cr24Ni48W5Si2 above 1150°C |
| 窯爐家具、熱處理籃框及配件 | 1000–1100°C，重複熱循環 | ZG4Cr25Ni20Si2 (Cr25Ni20) |
Cr25Ni20零件通常在1000–1100°C下可使用10,000–20,000小時。客製化零件可根據圖面鑄造－請提供磨損零件、圖面或設備型號及工作溫度。每件零件均經過光譜材料確認、尺寸驗證，並隨貨提供材料和測試報告。
有關各牌號的完整選擇邏輯（抗氧化性、蠕變速率、熱疲勞性能），請參閱我們的耐熱爐鑄件指南－Cr25Ni20牌號及零件；有關這些零件的鑄造能力，請參閱金屬鑄造。歡迎索取報價或樣品以進行在役驗證。
耐熱塗層及後續保養
部分零件塗有耐熱塗料以作保護。這種塗料通常塗在鑄鐵或鋼製部件的外部。
耐熱塗料能做什麼
耐熱塗料的作用在於：
- 減緩鏽蝕
- 減少表面損傷
- 限製表面尺度
它還可以使零件更容易檢查和清潔。
油漆的不足之處
大多數耐熱塗料只能在600–650°C以下工作。
除此之外：
- 油漆可能會裂開
- 油漆可能會剝落
- 油漆可以燒掉
⚠️重要事實：油漆並不能增強金屬的強度。它無法阻止金屬的彎曲、拉伸或內部損傷。
如果溫度很高，不要依賴油漆。首先要選擇合適的耐熱鋼材。
如何選擇合適的搭檔
選擇合適的鑄造廠與選擇合適的金屬同樣重要。
挑選鑄造廠時應注意哪些方面
一家好的鑄造廠會：
- 遵循品質規則
- 保持清晰的生產記錄
- 每次都用相同的方法製作鑄件
這樣可以減少缺陷，提高可靠性。
測試很重要
他們通常會檢查以下內容：
- 裂縫
- 隱藏缺陷
- 內部缺陷
這些測試有助於確保零件在安裝前是安全的。
詢問離心鑄造相關信息
如果您的零件是圓形或管狀的，請詢問鑄造廠是否提供離心鑄造。
這個過程：
- 形成緻密金屬
- 減少內部缺陷
- 適用於高溫部件
獲得選擇合適年級的協助
好的鑄造夥伴會在製作零件前提出問題。
他們應該詢問以下內容：
- 溫度等級
- 重量和載重
- 氣溫變化的頻率
這樣可以避免選擇強度太低或價格太高的金屬。
結語
當金屬零件在高溫環境下工作時，需要使用耐熱鑄件。普通金屬無法長時間承受這種高溫環境。無論您是想提高強度、耐久性、可加工性還是耐腐蝕性，合適的熱處理工藝都能起到至關重要的作用。
鉻和鎳等特殊金屬有助於保護鋼材免受高溫、鏽蝕和開裂的影響。 ASTM A297 等標準有助於指導材料選擇和品質控制。
選擇合適的鋼種和鑄造方法至關重要。對於圓形、耐高溫零件，離心鑄造通常能獲得最佳效果。
