Creuset en carbure de silicium et creuset en graphite - Quelle est la différence ?

Introduction

Les propriétés, notamment la densité et la résistance à la chaleur, sont comparées entre  Creuset en carbure de silicium ou en graphite. La densité du graphite est d'environ 1,8-2,1 g/cm³ et ne sera pas détruite à des températures allant jusqu'à 3000 °C. Les creusets en SiC ont donc une densité proche de 3,1 g/cm³ et résistent bien à une température d'environ 1600°C. Tous deux sont utilisés dans les fours chauds. Découvrez à quoi sert chacun d'entre eux dans la fusion des métaux.

Qu'est-ce qu'un creuset en graphite ?

Creusets en graphite atteignent 3000°C. C'est chaud ! Il fait fondre l'Al et le Cu. Il est léger, grâce à une densité de 1,8 g/cm³. Il est solide parce qu'il utilise SiO₂ revêtement. Ce matériau a un flux thermique de 200 W/m- K et une excellente capacité de fusion.

Qu'est-ce qu'un creuset en carbure de silicium ?

Les creusets en carbure de silicium atteignent 1600°C. Mais ils sont plus durs, classés 9 sur l'échelle de Mohs. La comparaison du milieu, "Creuset en graphite vs creuset en carbure de silicium", montre que ce creuset est lourd (3,1 g/cm³). Il est utilisé dans les fonderies de Fe et de Pb. Il a une résistance de 300 MPa.

Creuset en graphite et creuset en carbure de silicium - Principales différences !

- Point de fusion

Les creusets en graphite fondent à 3 650°C, mais le SiC s'arrête à 2 700°C. Il faut donc modifier le four. Le creuset en graphite et le creuset en carbure de silicium montrent que le SiC chauffe plus rapidement. Les deux fondent les métaux différemment.

Les tâches à haute température, mais à des températures différentes, peuvent fonctionner de manière appropriée pour différents fours et alliages.

- Résistance chimique

Les acides forts sont facilement supportés par le SiC. Le fluor ne lui fait pas de mal. Dans ce cas, le graphite ne fonctionne pas aussi bien. La comparaison entre le creuset en graphite et le creuset en carbure de silicium montre que le SiC résiste mieux aux produits chimiques.

C'est utile lorsqu'il s'agit de sel fondu. Ils peuvent tous adapter différents métaux ou produits chimiques, en fonction de ce qu'ils font dans les fours.

- Porosité du matériau

Les gaz passent plus facilement, car le graphite a 10 % de porosité en plus. Les gaz ne peuvent pas pénétrer dans le SiC lors de la fusion du métal. Cela permet aux métaux de rester purs. La comparaison entre le creuset en graphite et le creuset en carbure de silicium montre que la porosité du carbure de silicium lui confère une plus grande pureté. Si le graphite est utilisé dans ces conditions, les gaz peuvent affaiblir le processus.

- Conductivité électrique

Le SiC est résistant à l'électricité et le graphite est conducteur d'électricité. Le SiC a 1,0e+06 Ω-cm, le graphite 10⁶ Ω-cm, et 105 S/m. En fours électriques c'est une question qui se pose. La fusion à l'arc électrique dépend de la conductivité.

Le chauffage électrique est meilleur avec le graphite. Il n'est pas adapté à la fusion électrique, mais convient parfaitement à l'isolation. Les électrodes en graphite de Jinsun Carbon conduisent mieux l'électricité pour un fonctionnement efficace des fours à arc.

- Stabilité thermique

Pouvant atteindre des variations thermiques rapides jusqu'à 1 500 °C, le SiC est capable d'absorber et de libérer des variations thermiques extrêmes par rapport aux matériaux conventionnels. Lorsque les températures changent, le graphite peut se fissurer plus facilement.

C'est pourquoi le SiC peut fonctionner de manière stable en cas de variations rapides de la chaleur. Cependant, chaque matériau convient à d'autres utilisations en fonction des températures du four, le SiC offrant les meilleures performances en cas de changement rapide des températures du four.

- Résistance à l'oxydation

Le graphite s'oxyde à 450°C, mais le SiC résiste mieux, jusqu'à 1 000°C. Le SiC reste résistant à l'oxygène. Il bénéficie d'un avantage dans les environnements à forte teneur en oxygène. Le graphite doit être protégé contre lui-même, sinon il s'use plus rapidement. En ce qui concerne la résistance à l'oxydation, le SiC l'emporte à nouveau, car il reste intact pendant les processus chauds et chargés d'oxygène.

- Absorption de la chaleur

Le SiC absorbe moins de chaleur (1,23 J/g-K) que le graphite (1,75 J/g-K), mais il la libère plus rapidement. Cela modifie les taux de fusion. Par exemple, l'énergie du four est affectée par l'absorption de la chaleur du creuset dans les métaux en fusion.

Chaque matériau réagit différemment à la chaleur. Il est donc utile de savoir quel creuset utiliser pour un certain travail sur le métal. Pour la fusion de métaux à haute performance, nos électrodes en graphite sont exportés dans plus de 30 pays.

Tableau sur le creuset en graphite et le creuset en carbure de silicium - Principales différences !

Conductivité thermique et résistance à la chaleur du creuset en graphite par rapport au creuset en carbure de silicium !

- Efficacité du transfert de chaleur

Le graphite transfère la chaleur plus rapidement à 700 W/m-K. Le SiC transfère la chaleur à 360 W/m-K  Creuset en carbure de silicium ou en graphite montre que le SiC fait fondre le fer (Fe) de manière uniforme. Pour des changements de chaleur plus rapides, le graphite est préférable. Les différentes combinaisons fonctionnent sur différents types de métaux comme l'aluminium (Al).

- Température de fonctionnement maximale

Le SiC peut atteindre 1600°C alors que le graphite atteint 3000°C. Par conséquent, le graphite est parfait pour les tâches très chaudes. Ils finissent par fondre comme l'acier. Le carbure de silicium est utilisé pour les tâches courantes. La différence de température est un élément clé dans le débat entre le creuset en graphite et le creuset en carbure de silicium.

- Rétention de la chaleur

Le graphite retient la chaleur plus longtemps. Le SiC a 0,75 J/g-K tandis que le SiC a 0,7 J/g-K. Cela signifie que le SiC refroidit plus rapidement. Leur comportement vis-à-vis des métaux tels que le cuivre (Cu) est différent. Si le chauffage prend plus de temps, le graphite est un excellent auxiliaire, et il est donc utilisé dans un grand nombre de processus.

- Dégradation thermique

Le graphite résiste aux fortes chaleurs. À 1600°C, le SiC commence à se dégrader. Il résiste jusqu'à 2000°C. Cette différence permet au graphite de durer plus longtemps. SiC se fissurent sous l'effet d'une chaleur intense. Et leur durée de vie dépend de la chaleur.

- Plage de température

Le graphite est stable de la température ambiante à 3000°C et les températures de travail vont de -50°C à 2500°C. La plage de température du SiC s'étend de -20°C à 1600°C. Ils ont des fonctions différentes.

Durabilité et résistance mécanique des creusets en graphite et en carbure de silicium !

- Résistance à la rupture

Creuset en graphite est forte à 4 MPa√m. Il est plus résistant à 9 MPa√m avec un creuset en carbure de silicium (SiC). Il peut résister à des fusions plus chaudes, jusqu'à 1800°C. Les parois plus épaisses arrêtent les fissures. De plus, il est bon si la pression est de 3000 psi.

- Résistance à la compression

Des charges lourdes peuvent être transportées. Graphite s'écrase à 40 MPa. Le SiC est à 300 MPa. Les métaux en fusion à plus de 1600°C sont ainsi protégés. Les creusets en SiC sont plus épais. Ils résistent à la fusion. Avec une pression de 1000 kg/cm², ils fonctionnent.

- Résistance à l'usure

La résistance à l'usure des creusets peut atteindre 1650°C. Le carbure de silicium dure plus longtemps. Il est donc plus résistant que les creusets en graphite. À 200 degrés de fusion, le carbure de silicium résiste à la friction. Le creuset en graphite comparé au creuset en carbure de silicium montre que le carbure de silicium s'use moins. Il atteint une dureté de surface de 25 GPa, ce qui est élevé par rapport au graphite (15 GPa).

- Propagation des fissures

Les creusets en SiC sont également des fissures à croissance plus lente. Sa dilatation thermique a une valeur de 4,6 μm/m°C. À 7,4 μm/m°C, le graphite se dilate. Sous l'effet de la chaleur, le creuset est résistant. Creuset en graphite vs creuset en carbure de silicium Les tests de creuset montrent moins de fissures. C'est une bonne chose pour la sécurité du métal en fusion, en particulier à 1600°C.

- Résistance aux chocs

Les creusets résistent bien aux chocs. Le graphite absorbe une énergie de 80 J. Il absorbe 200 J. Les creusets en SiC sont plus résistants pour cette raison. Il absorbe 200 J. Les creusets en SiC sont donc plus résistants. En cas de chute, ils ne se cassent pas facilement. De plus, ils restent solides lorsque les températures changent. Avec un poids de 2,1 g/cm³, le SiC est le plus efficace.

Composition et structure des matériaux !

- Teneur en carbone

Le graphite contient 95% de carbone. Son 70% est du carbure de silicium (SiC). Leurs atomes sont étroitement liés. Le graphite a des liaisons C-C plus légères. Le SiC ajoute des atomes de silicium. C'est ce qui le rend résistant à 2500°C. À +3000 °C, le graphite fond mieux. Les deux fonctionnent différemment ! Le creuset en graphite et le creuset en carbure de silicium montrent comment les niveaux de carbone modifient la vitesse de chauffage du métal.

- Alignement des grains

Les grains de SiC mesurent 12 microns. Les grains de graphite sont plus gros (16 microns). Cela rend les surfaces plus lisses car les grains sont plus petits. Cela permet au métal de ne pas coller ! En termes forts, la résistance à la rupture du SiC est de 50 MPa, contre 30 MPa pour le graphite. Les fissures sont contrôlées par la direction des grains. Cela permet aux creusets de travailler dur !

- Treillis de cristal

L'espacement des réseaux du graphite est de 3,35 Å. Sa largeur est de 7,48 Å et il est donc plus résistant. À 2000 °C, le SiC conserve mieux sa forme. Ce sont les atomes de silicium de ses liaisons qui le rendent ainsi. La chaleur circule différemment sur une structure en treillis. La conception du creuset en graphite par rapport au creuset en carbure de silicium montre clairement cette différence.

- Liaisons moléculaires

Cela signifie que les liaisons SiC ont une énergie de 452 kJ/mol. Le graphite a 348 kJ/mol de liaison carbone. Cependant, les liaisons Si-C sont très résistantes à la fissuration par la chaleur ! Selon les délégués, le graphite supporte bien les changements de chaleur soudains. Ils sont robustes en raison de la façon dont ils réagissent, mais ils sont flexibles. Les deux types de graphite sont donc adaptés à différentes tâches de chauffage à haute température !

- Densité du matériau

Toutefois, le SiC est également plus dense (3,1 g/cm³). Le graphite ne pèse que 1,9 g/cm³, il n'est donc pas très dense. Ils ralentissent la chaleur et supportent davantage de pression. La façon dont ils réagissent au poids n'est pas la même. La température de 2500°C peut être supportée par le SiC dense. Le graphite est plus léger et chauffe donc plus rapidement. Les deux matériaux travaillent très dur pour faire fondre le métal !

Différences de performances dans des applications industrielles spécifiques !

- Fonderies d'acier

L'acier chaud fond à 1500°C. Les creusets en SiC offrent une résistance aux chocs provoqués par le changement de chaleur. Mais ils retiennent rapidement la chaleur, 130 W/m-K. Tous deux traitent 15 tonnes d'acier par jour. Il peut survivre à 3 000 cycles de chauffage. Les fours d'une puissance de 200 kW fonctionnent mieux grâce au creuset.

- Moulage de bijoux

L'or fond à 1 064 °C. La coulée dans des creusets en SiC dure 200 cycles. La contamination sur moins de 0,01% est évitée par le graphite, et le mélange d'or n'a pas affecté l'absorption de l'or. Les machines de 2 kW chauffent rapidement.

Le creuset en graphite et le creuset en carbure de silicium présentent de meilleures performances dans la coulée sous vide à une pression de 2 bars. Les deux creusets donnent de beaux anneaux brillants.

- Fusion d'aluminium

L'aluminium fond à 660°C. Creuset en carbure de silicium ou en graphite permet d'accélérer le chauffage, jusqu'à 2°C/min. 1 200 cycles montrent que le type SiC est plus résistant aux fissures. Il est utilisé dans des fours de 5 kW. Le 10%, plus productif, fait fondre l'aluminium un peu plus vite aussi. Les creusets ont une capacité de 50 kg.

- Fabrication de céramiques

Pour fabriquer des céramiques, ils atteignent 1400°C. Le chauffage rapide, mesuré à 3°C/s, est assuré par des creusets en SiC. Ils restent propres, il n'y a pas de contamination métallique car ils sont de type graphite. Ils fonctionnent chacun dans des fours de 50 litres. Ils survivent à 800 cycles à 1 200 °C. Cela permet de fabriquer une céramique lisse.

- Traitement chimique

Les réacteurs atteignent une température de 1 200 °C. Les creusets en graphite résistent aux acides et durent plus longtemps. Le SiC peut également résister à une pression élevée - jusqu'à 2 500 PSI. Les réactions sont donc plus rapides. Dans les réacteurs de 100 litres, le flux thermique atteint 90 W/m-K. Dans les réacteurs de 100 kW, il est plus élevé que dans les réacteurs de 100 kW. Dans les réacteurs de 100 kW, ils sont également très efficaces pour gérer la chaleur.

Quel est le creuset le mieux adapté à votre procédé ?

- Température de fonctionnement

Le graphite peut chauffer jusqu'à 3 000 °C. Le SiC, quant à lui, reste à une température froide de 1 600°C. Cela affecte le flux de chaleur. En gérant la température différemment. Le SiC a une conductivité thermique de 120 W/m-K, ce qui permet un refroidissement ou un chauffage rapide. La rapidité de votre processus dépend du bon choix. C'est ainsi que le creuset en graphite et le creuset en carbure de silicium se comportent sous l'effet de la chaleur. Chacun répond à des besoins différents.

- Réactivité des matériaux

Le graphite réagit à partir de 450°C. Le SiC reste inoffensif jusqu'à 1 600 °C. Les réactions sont moins nombreuses à l'intérieur. Le taux d'extraction du SiC est de 0,1 µm/an. Il garde les choses propres. Il prévient les problèmes du four. La réactivité modifie le comportement du creuset en graphite par rapport au creuset en carbure de silicium avec les gaz ou les produits chimiques. Garder les choses pures signifie choisir judicieusement.

- Durée du processus

Le graphite a une durée de vie de 1 200 cycles. Le SiC peut durer 2 500 cycles. Pour le SiC, le taux d'usure est de 0,5 mm/an. Ils restent solides plus longtemps. La durée du processus est affectée par chaque cycle. La dureté du SiC est de 9 sur l'échelle de Mohs. Une meilleure durabilité signifie qu'un processus plus long nécessite une meilleure durabilité. Cela rend votre processus plus souple et plus économique.

- Compatibilité avec les métaux

Le graphite fait fondre l'acier. Le SiC fait fondre le cuivre, le laiton et l'aluminium. La porosité du SiC est de 8%. Différents métaux fonctionnent avec eux. La fusion propre est une question de compatibilité. Elle permet de conserver la pureté des métaux. La dilatation thermique du SiC est de 4,3 µm/m°C. Ne pas contaminer avec du métal.

- Contraintes budgétaires

SiC coûte $100, bien que graphite n'est que de $50. Cela a un impact sur votre plan financier. Ils s'usent différemment. Le SiC dure plus longtemps et, en fin de compte, il vous permet d'économiser de l'argent. Le prix de chaque creuset détermine toutefois son fonctionnement. Économisez de l'argent en payant des remplacements. Choisissez judicieusement. Plus vous payez pour quelque chose et plus le délai de livraison est long, plus vous dépenserez.

Conclusion

Creuset en graphite et creuset en carbure de silicium compare la chaleur, la résistance et plus encore. L'oxydation à 1 000 °C résiste au SiC, mais le graphite ne peut supporter que 450 °C. Le graphite chauffe rapidement avec un flux thermique de 700 W/m-K. Pour en savoir plus, consultez le site JINSUNCARBON.