Crogiolo di carburo di silicio e grafite - Qual è la differenza?

Introduzione

Le proprietà, tra cui la densità e la resistenza al calore, vengono confrontate tra  Carburo di silicio vs crogiolo di grafite. La densità della grafite è di circa 1,8-2,1 g/cm³ e non si distrugge a temperature fino a 3000°C. Pertanto, i crogioli di SiC hanno una densità vicina a 3,1 g/cm³ e resistono bene a circa 1600°C. Entrambi servono nei forni caldi. Scoprite a cosa serve ciascuno di essi nella fusione dei metalli.

Che cos'è il crogiolo di grafite?

Crogioli di grafite raggiungere i 3000°C. È molto caldo! Fonde Al e Cu. È leggero, grazie a una densità di 1,8 g/cm³. È forte perché utilizza SiO₂ rivestimento. Questo materiale ha un flusso di calore di 200 W/m- K, un'eccellente capacità di fusione.

Che cos'è il crogiolo di carburo di silicio?

I crogioli in carburo di silicio raggiungono i 1600°C. Ma sono più duri, con un grado di durezza 9 sulla scala Mohs. Il confronto centrale, "Crogiolo di grafite vs crogiolo di carburo di silicio", mostra che questo crogiolo è pesante, con 3,1 g/cm³. Funziona nelle fonderie di Fe e Pb. Ha una resistenza di 300 MPa.

Crogiolo di grafite vs crogiolo di carburo di silicio - Differenze chiave!

- Punto di fusione

I crogioli di grafite fondono a 3.650°C, mentre il SiC si ferma a 2.700°C. Ciò richiede una modifica del forno. Il crogiolo di grafite contro il crogiolo di carburo di silicio mostra che il SiC si riscalda più rapidamente. Entrambi fondono i metalli in modo diverso.

Compiti ad alto calore ma a temperature diverse, possono funzionare in modo appropriato per forni e leghe differenti.

- Resistenza chimica

Gli acidi forti sono facilmente gestibili dal SiC. Il fluoro non lo danneggia. In questo caso, la grafite non funziona così bene. Il confronto tra crogiolo di grafite e crogiolo di carburo di silicio mostra che il SiC resiste meglio alle sostanze chimiche.

Quando si tratta di sale fuso, questo è utile. Tutti possono montare metalli o sostanze chimiche diverse, a seconda di ciò che fanno nei forni.

- Porosità del materiale

I gas passano più facilmente, poiché la grafite ha il 10% di porosità in più. I gas non possono entrare nel SiC durante la fusione del metallo. Questo aiuta i metalli a rimanere puri. Il confronto tra crogiolo di grafite e crogiolo di carburo di silicio mostra che la porosità del SiC lo rende migliore per la purezza. Se si usa la grafite in questi contesti, i gas possono indebolire il processo.

- Conducibilità elettrica

Il SiC è elettricamente resistente e la grafite è elettricamente conduttiva. Il SiC ha 1,0e+06 Ω-cm, la grafite 10⁶ Ω-cm e 105 S/m. In forni elettrici è un problema. La fusione ad arco elettrico dipende dalla conduttività.

Il riscaldamento elettrico è migliore con la grafite. Non è adatta alla fusione elettrica, ma è più che adatta all'isolamento. Gli elettrodi di grafite di Jinsun Carbon conducono meglio l'elettricità per un funzionamento efficiente del forno ad arco.

- Stabilità termica

Raggiungendo rapide variazioni di calore fino a 1.500°C, il SiC è in grado di assorbire e rilasciare variazioni estreme di calore rispetto ai materiali convenzionali. Quando le temperature cambiano, la grafite può incrinarsi più facilmente.

Per questo motivo, il SiC è in grado di funzionare stabilmente in presenza di rapidi cambiamenti di calore. Tuttavia, ogni materiale è adatto ad altri usi a seconda delle temperature del forno, con il SiC che offre le migliori prestazioni in caso di rapidi cambiamenti di temperatura del forno.

- Resistenza all'ossidazione

La grafite si ossida a 450°C, ma il SiC resiste meglio, fino a 1.000°C. Il SiC rimane forte in presenza di ossigeno. Ha un vantaggio in quanto si trova in ambienti pesanti per l'ossigeno. La grafite deve essere protetta da se stessa, altrimenti si consuma più rapidamente. Per quanto riguarda la resistenza all'ossidazione, il SiC vince di nuovo, rimanendo intatto durante i processi caldi e pieni di ossigeno.

- Assorbimento del calore

Il SiC assorbe meno calore (1,23 J/g-K) della grafite (1,75 J/g-K), ma lo rilascia più velocemente. Questo cambia i tassi di fusione. Ad esempio, l'energia del forno è influenzata dall'assorbimento del calore del crogiolo nei metalli in fusione.

Il modo in cui ogni materiale affronta il calore è diverso. È utile sapere quale crogiolo utilizzare per un determinato lavoro con i metalli. Per la fusione dei metalli ad alte prestazioni, il nostro elettrodi di grafite sono esportati in oltre 30 Paesi.

Tabella sul crogiolo di grafite vs crogiolo di carburo di silicio - Differenze chiave!

Conducibilità termica e resistenza al calore del crogiolo di grafite rispetto al crogiolo di carburo di silicio!

- Efficienza di trasferimento del calore

La grafite trasferisce il calore più velocemente a 700 W/m-K. Il SiC trasferisce il calore a 360 W/m-K  Carburo di silicio vs crogiolo di grafite mostra che il SiC fonde il ferro (Fe) in modo uniforme. Per variazioni di calore più rapide, è meglio la grafite. Le diverse tute funzionano su diversi tipi di metallo, come l'alluminio (Al).

- Temperatura massima di esercizio

Il SiC può raggiungere i 1600°C, mentre la grafite arriva a 3000°C. Di conseguenza, la grafite è perfetta per attività molto calde. Alla fine si fondono come l'acciaio. Il SiC gestisce lavori comuni. La differenza di temperatura è fondamentale nel dibattito tra crogiolo di grafite e crogiolo di carburo di silicio.

- Ritenzione del calore

La grafite trattiene il calore più a lungo. Il SiC ha 0,75 J/g-K, mentre la grafite ha 0,7 J/g-K. Ciò significa che il SiC si raffredda più velocemente. Il comportamento nei confronti di metalli come il rame (Cu) è diverso. Se il riscaldamento richiede più tempo, la grafite è un ottimo aiuto, per cui viene utilizzata in un gran numero di processi.

- Degradazione termica

La grafite resiste al calore elevato. A 1600°C il SiC inizia a rompersi. Resiste fino a 2000°C. Questa differenza fa sì che la grafite duri più a lungo. SiC si rompono in caso di calore intenso. E la loro durata dipende dal calore.

- Intervallo di temperatura

La grafite è stabile da temperatura ambiente a 3000°C e le temperature di esercizio da -50°C a 2500°C. La gamma di temperature del SiC va da -20°C a 1600°C. Svolgono lavori diversi.

Durata e resistenza meccanica nei crogioli di grafite e carburo di silicio!

- Durezza alla frattura

Crogiolo di grafite è forte al 4 MPa√m. È più resistente a 9 MPa√m con il crogiolo in carburo di silicio (SiC). Può sopportare fusioni più calde fino a 1800°C. Le pareti più spesse impediscono le crepe. Inoltre, è ottimo se la pressione è di 3000 psi.

- Resistenza alla compressione

È possibile trasportare carichi pesanti. Grafite si frantuma a 40 MPa. Il SiC raggiunge i 300 MPa. I metalli fusi a oltre 1600°C sono protetti da questo. I crogioli in SiC sono più spessi. Durano per tutta la durata della fusione. Con una pressione di 1000 kg/cm², funziona.

- Resistenza all'usura

La resistenza all'usura dei crogioli arriva fino a 1650°C. Il carburo di silicio dura più a lungo. Questo lo rende più resistente dei crogioli di grafite. In 200 fusioni, il SiC resiste all'attrito. Il crogiolo di grafite contro il crogiolo di carburo di silicio mostra che il SiC si usura meno. Raggiunge una durezza superficiale di 25 GPa, elevata rispetto a quella della grafite di 15 GPa.

- Propagazione delle crepe

Anche i crogioli di SiC hanno una crescita più lenta delle crepe. La sua espansione termica ha un valore di 4,6 μm/m°C. A 7,4 μm/m°C, la grafite si espande. Sotto il calore, il crogiolo è resistente. I test sul crogiolo di grafite e sul crogiolo di carburo di silicio mostrano un minor numero di cricche. Ciò è positivo per la sicurezza del metallo fuso, soprattutto a 1600°C.

- Resistenza agli urti

I crogioli resistono bene agli urti. La grafite assorbe 80 J di energia. Assorbe 200 J. I crogioli in SiC sono più resistenti per questo motivo. Quando cadono, non si rompono facilmente. Inoltre, rimangono forti anche quando le temperature cambiano. Con un peso di 2,1 g/cm³, il SiC è il più efficace.

Composizione e struttura dei materiali!

- Contenuto di carbonio

La grafite ha 95% di carbonio. Il carburo di silicio (SiC) ha 70%. I loro atomi si legano strettamente. La grafite ha legami C-C più leggeri. Il SiC aggiunge atomi di silicio. Questo la rende forte a 2500°C. A +3000°C, la grafite fonde meglio. Entrambi funzionano in modo diverso! Il crogiolo di grafite e il crogiolo di carburo di silicio mostrano come i livelli di carbonio cambino la velocità di riscaldamento del metallo.

- Allineamento dei grani

I grani di SiC misurano 12 micron. I grani di grafite sono più grandi, 16 micron. Questo rende le superfici più lisce perché i grani sono più piccoli. Questo aiuta il metallo a non attaccarsi! In termini forti, la tenacità alla frattura del SiC è di 50 MPa, mentre quella della grafite è di 30 MPa. Le fratture sono controllate dalla direzione dei grani. Questo aiuta a far lavorare duramente i crogioli!

- Lattice di cristallo

Spaziatura reticolare di 3,35 Å della grafite. La sua larghezza è di 7,48 Å e quindi più dura. A 2000°C il SiC mantiene meglio la forma. Gli atomi di silicio nei suoi legami lo rendono tale. Il calore scorre in modo diverso su una struttura reticolare. Il design del crogiolo di grafite e del crogiolo di carburo di silicio mostra chiaramente questa differenza.

- Legami molecolari

Ciò significa che i legami SiC hanno un'energia di 452 kJ/mol. La grafite ha 348 kJ/mol di legami di carbonio. Tuttavia, i legami Si-C sono abbastanza resistenti al calore! Secondo i delegati, la grafite è in grado di sopportare improvvisi cambiamenti di calore. Sono robuste per il modo in cui reagiscono, ma flessibili. Entrambi i tipi di grafite sono quindi adatti a diversi lavori di riscaldamento ad alte temperature!

- Densità del materiale

Tuttavia, il SiC è anche più denso (3,1 g/cm³). La grafite è solo 1,9 g/cm³, quindi ovviamente non è molto densa. Che rallentano il calore e gestiscono una maggiore pressione. Le due cose sono diverse da come reagiscono al peso. La temperatura di 2500°C può essere gestita dal SiC denso. La grafite è più leggera e quindi si riscalda più velocemente. Entrambi i materiali lavorano molto duramente per fondere il metallo!

Differenze di prestazioni in applicazioni industriali specifiche!

- Fonderie di acciaio

L'acciaio caldo fonde a 1.500°C. I crogioli in SiC offrono resistenza agli urti causati dal cambiamento di calore. Ma trattengono rapidamente il calore, 130 W/m-K. Entrambi gestiscono 15 tonnellate di acciaio al giorno. Possono sopravvivere a 3.000 cicli di riscaldamento. I forni da 200 kW funzionano meglio grazie al crogiolo.

- Fusione di gioielli

L'oro fonde a 1.064°C. La fusione in crogioli di SiC dura 200 cicli. La grafite impedisce la contaminazione a meno di 0,01% e la miscelazione dell'oro non ha influito sull'assorbimento dell'oro. Le macchine da 2 kw riscaldano velocemente.

Il crogiolo di grafite e il crogiolo di carburo di silicio mostrano prestazioni migliori nella colata sotto vuoto a 2 bar di pressione. Entrambi producono anche anelli belli e lucidi.

- Fusione dell'alluminio

L'alluminio fonde a 660°C. Carburo di silicio vs crogiolo di grafite aiuta a velocizzare il riscaldamento, fino a 2°C/min. 1.200 cicli dimostrano che il tipo SiC è più resistente alle crepe. Viene utilizzato in forni da 5 kW. Il 10%, più produttivo, fonde anche l'alluminio un po' più velocemente. I crogioli hanno una capacità di 50 kg.

- Produzione di ceramica

Per produrre ceramica, raggiungono i 1.400°C. Il riscaldamento rapido, misurato a 3°C/s, è gestito da crogioli in SiC. Si mantiene pulito, non c'è contaminazione metallica perché il tipo di grafite. Ciascuno di essi lavora in forni fino a 50 litri. Sopravvive a 800 cicli a 1.200°C. Questo aiuta a produrre ceramica liscia.

- Trattamento chimico

I reattori raggiungono i 1.200°C. I crogioli di grafite resistono agli acidi e durano più a lungo. Il SiC resiste anche ad alte pressioni, fino a 2.500 PSI. Questo rende le reazioni più veloci. Nei reattori da 100 litri, il flusso termico si riscalda di 90 W/m-K. Anche nei reattori da 100 kW sono piuttosto solidi nel gestire il calore.

Qual è il crogiolo giusto per il vostro processo?

- Temperatura di esercizio

Fino a 3.000°C può diventare calda, la grafite. Il SiC stesso rimane freddo a 1.600°C. Questo influisce sul flusso di calore. Gestendo la temperatura in modo diverso. Il SiC ha una conducibilità termica di 120 W/m-K, che favorisce un rapido raffreddamento o riscaldamento. La velocità del processo dipende dalla scelta giusta. Ecco come si comporta il crogiolo di grafite rispetto al crogiolo di carburo di silicio. Ognuno di essi si adatta a esigenze diverse.

- Reattività del materiale

La grafite reagisce oltre i 450°C. Il SiC rimane sicuro fino a 1.600°C. All'interno avvengono meno reazioni. Il tasso di estrazione del SiC è di 0,1 µm/anno. Mantiene la pulizia. Previene i problemi del forno. La reattività cambia il comportamento del crogiolo di grafite rispetto al crogiolo di carburo di silicio con i gas o le sostanze chimiche. Mantenere la purezza significa scegliere con saggezza.

- Durata del processo

La grafite dura 1.200 cicli. Il SiC può durare 2.500 cicli. Per il SiC, il tasso di usura è di 0,5 mm/anno. Rimangono forti più a lungo. Il tempo di processo è influenzato da ogni ciclo. Il SiC ha una durezza pari a 9 nella scala Mohs. Una migliore durata significa che un processo più lungo necessita di una migliore durata. Questo rende il processo fluido ed economico.

- Compatibilità dei metalli

La grafite fonde l'acciaio. Il SiC fonde rame, ottone e alluminio. La porosità del SiC è 8%. I diversi metalli funzionano con loro. La fusione pulita riguarda la compatibilità. Mantiene i metalli puri. L'espansione termica del SiC è di 4,3 µm/m°C. Non contaminare con il metallo.

- Vincoli di bilancio

Il SiC costa $100, anche se grafite è solo $50. Questo ha un impatto sul vostro piano finanziario. Si usurano in modo diverso. Il SiC dura di più e, alla fine, fa risparmiare denaro. Il prezzo di ciascun crogiolo, tuttavia, ne determina il funzionamento. Risparmiare denaro pagando per le sostituzioni. Scegliete con saggezza. Più si paga per un prodotto e più tempo ci vuole per farlo arrivare, più si spende.

Conclusione

Crogiolo di grafite vs crogiolo di carburo di silicio confronta il calore, la resistenza e altro ancora. L'ossidazione a 1.000°C resiste al SiC, ma la grafite può gestire solo 450°C. La grafite si riscalda rapidamente con un flusso termico di 700 W/m-K. Guardate i due prodotti su JINSUNCARBON.