Карбид кремния и графитовый тигель - в чем разница

Введение

Свойства, включая плотность и теплостойкость, сравниваются между  Карбид кремния против графитового тигля. Плотность графита составляет около 1,8-2,1 г/см³, и он не разрушается при температурах до 3000 °C. Поэтому тигли из SiC имеют плотность, близкую к 3,1 г/см³, и хорошо выдерживают температуру около 1600 °C. Оба материала используются в горячих печах. Узнайте, для чего каждый из них служит при плавке металла.

Что такое графитовый тигель?

Графитовые тигли достигает 3000°C. Это очень горячо! Он плавит Al и Cu. Он легкий, благодаря плотности 1,8 г/см³. Он прочный, потому что в нем используется SiO₂ покрытие. Этот материал обладает тепловым потоком 200 Вт/м-К, отличной способностью к плавлению.

Что такое карбид кремния тигель?

Тигли из карбида кремния достигают температуры 1600°C. Но они более твердые - 9 баллов по шкале Мооса. Среднее сравнение, "Графитовый тигель против тигля из карбида кремния", показывает, что этот тигель тяжелый - 3,1 г/см³. Он используется в литейном производстве Fe и Pb. Его прочность составляет 300 МПа.

Графитовый тигель против тигля из карбида кремния - основные различия!

- Температура плавления

Графитовые тигли плавятся при 3 650°C, а SiC - при 2 700°C. Это требует внесения изменений в печь. Графитовый тигель против тигля из карбида кремния показывает, что SiC нагревается быстрее. Оба плавят металлы по-разному.

Высокая тепловая нагрузка, но при разных температурах, позволяет использовать их для различных печей и сплавов.

- Химическая стойкость

Сильные кислоты легко переносятся SiC. Фтор не причиняет ему вреда. Графит работает не так хорошо. Сравнение графитового тигля с тиглем из карбида кремния показывает, что SiC лучше противостоит химическим веществам.

Когда речь идет о расплавленной соли, это очень полезно. В зависимости от того, что они делают в печах, в них могут помещаться различные металлы или химические вещества.

- Пористость материала

Газы проходят легче, так как графит имеет на 10 процентов большую пористость. Газы не могут проникнуть в SiC при плавлении металла. Это помогает металлам оставаться чистыми. Сравнение графитового тигля с тиглем из карбида кремния показывает, что пористость SiC лучше для обеспечения чистоты. Если в таких условиях используется графит, то газы могут ослабить процесс.

- Электропроводность

SiC обладает электрической прочностью, а графит - электрической проводимостью. У SiC 1,0e+06 Ω-см, у графита 10⁶ Ω-см и 105 S/м. В электрические печи это проблема. Плавление электрической дугой зависит от проводимости.

Электрический нагрев лучше использовать с графитом. Он не подходит для электроплавки, но более чем пригоден для изоляции. Графитовые электроды Jinsun Carbon лучше проводят электричество для эффективной работы дуговой печи.

- Термическая стабильность

Достигая быстрых тепловых изменений до 1 500°C, SiC способен поглощать и отдавать экстремальные изменения тепла по сравнению с обычными материалами. При изменении температуры графит легче растрескивается.

По этой причине SiC может стабильно работать при быстрых изменениях температуры. Однако каждый материал подходит для других целей в зависимости от температуры в печи, при этом SiC обеспечивает наилучшую производительность при быстрых изменениях температуры в печи.

- Устойчивость к окислению

Графит окисляется при 450°C, но SiC держится крепче, выдерживая до 1 000°C. SiC сохраняет прочность в кислороде. Это дает ему преимущество, поскольку он работает в тяжелых кислородных средах. Графит необходимо защищать от самого себя, иначе он быстрее изнашивается. В стойкости к окислению SiC снова выигрывает, оставаясь неповрежденным в горячих, насыщенных кислородом процессах.

- Поглощение тепла

SiC поглощает меньше тепла (1,23 Дж/г-К), чем графит (1,75 Дж/г-К), но отдает его быстрее. Это изменяет скорость плавления. Например, на энергию печи влияет поглощение тепла тиглем при плавке металлов.

Каждый материал по-разному относится к теплу. Поэтому полезно знать, какой тигель использовать для работы с определенным металлом. Для высокопроизводительной плавки металлов мы графитовые электроды экспортируются в более чем 30 стран.

Таблица по графитовому тиглю против тигля из карбида кремния - основные различия!

Теплопроводность и жаропрочность графитового тигля в сравнении с тиглем из карбида кремния!

- Эффективность теплопередачи

Графит переносит тепло быстрее - 700 Вт/м-К. SiC переносит тепло со скоростью 360 Вт/м-К  Карбид кремния против графитового тигля показывает, что SiC плавит железо (Fe) равномерно. Для более быстрого изменения температуры лучше использовать графит. Разные костюмы работают с разными видами металла, например с алюминием (Al).

- Максимальная рабочая температура

Температура SiC может достигать 1600°C, а графита - 3000°C. В результате графит идеально подходит для очень горячих задач. В конечном итоге они плавятся, как сталь. SiC справляется с обычными задачами. Разница в температурах является ключевым фактором в споре между графитовым тиглем и тиглем из карбида кремния.

- Удержание тепла

Графит дольше сохраняет тепло. У SiC этот показатель составляет 0,75 Дж/г-К, а у графита - 0,7 Дж/г-К. Это означает, что SiC охлаждается быстрее. По отношению к металлам, таким как медь (Cu), они ведут себя по-разному. Если нагрев занимает больше времени, то графит - отличный помощник, поэтому он используется в большом количестве процессов.

- Термическая деградация

Графит выдерживает сильное нагревание. При 1600°C SiC начинает разрушаться. Он выдерживает до 2000°C. Благодаря этой разнице графит служит дольше. SiC трескаются при сильной жаре. И срок их службы зависит от жары.

- Диапазон температур

Графит стабилен при комнатной температуре до 3000°C, а рабочая температура от -50°C до 2500°C. Температурный диапазон SiC составляет от -20°C до 1600°C. Они выполняют разные задачи.

Долговечность и механическая прочность графитовых и карбидокремниевых тиглей!

- Вязкость разрушения

Графитовый тигель силен на 4 МПа√м. Он более жесткий при давлении 9 МПа√м с тиглем из карбида кремния (SiC). Он выдерживает более горячие расплавы до 1800°C. Более толстые стенки предотвращают появление трещин. Кроме того, он хорош, если давление составляет 3000 фунтов на квадратный дюйм.

- Прочность на сжатие

Можно переносить тяжелые грузы. Графит разрушается при 40 МПа. SiC - 300 МПа. Расплавленный металл при температуре свыше 1600°C защищен этим. Тигли из SiC более толстые. Они выдерживают все расплавы. При давлении 1000 кг/см² они работают.

- Износостойкость

Износостойкость тиглей достигает 1650°C. Карбид кремния служит дольше. Это делает его более прочным по сравнению с графитовыми тиглями. В 200 расплавах SiC противостоит трению. Сравнение графитовых тиглей с тиглями из карбида кремния показывает, что SiC изнашивается меньше. Его поверхностная твердость достигает 25 ГПа, что выше, чем у графита - 15 ГПа.

- Распространение трещин

В тиглях из SiC также медленнее растут трещины. Его тепловое расширение имеет значение 4,6 мкм/м°C. При 7,4 мкм/м°C расширяется графит. Под воздействием тепла тигель становится прочным. Испытания графитовых тиглей по сравнению с тиглями из карбида кремния показывают меньшее количество трещин. Это хорошо для безопасности расплавленного металла, особенно при температуре 1600°C.

- Устойчивость к ударам

Обоймы хорошо сопротивляются ударам. Графит поглощает энергию 80 Дж. Он поглощает 200 Дж. Благодаря этому тигли из SiC более прочные. При падении они не разбиваются. Более того, они остаются прочными при изменении температуры. При весе 2,1 г/см³ SiC наиболее эффективен.

Состав и структура материала!

- Содержание углерода

Графит содержит 95% углерода. Его 70% - карбид кремния (SiC). Их атомы плотно прилегают друг к другу. У графита более легкие связи С-С. SiC добавляет атомы кремния. Это делает его прочным при температуре 2500°C. При температуре +3000°C графит лучше плавится. И то и другое работает по-разному! Графитовый тигель против тигля из карбида кремния показывает, как уровень углерода изменяет скорость нагрева металла.

- Выравнивание зерен

Зерна SiC имеют размер 12 микрон. Зерна графита крупнее - 16 микрон. Благодаря меньшим зернам поверхность становится более гладкой. Это помогает металлу не прилипать! Вязкость разрушения SiC составляет 50 МПа, а графита - 30 МПа. Трещины контролируются направлением зерен. Это помогает тиглям работать долго!

- Кристаллическая решетка

Расстояние между элементами решетки графита составляет 3,35 Å. Его ширина составляет 7,48 Å, поэтому он более жесткий. При температуре 2000°C SiC лучше держит форму. Атомы кремния в его связях делают его таким. В решетчатой структуре тепло течет по-другому. Дизайн графитового тигля в сравнении с тиглем из карбида кремния наглядно демонстрирует эту разницу.

- Молекулярные связи

Это означает, что энергия связей SiC составляет 452 кДж/моль. У графита энергия углеродной связи составляет 348 кДж/моль. Однако связи Si-C довольно устойчивы к термическому растрескиванию! По словам делегатов, графит хорошо переносит резкие перепады температуры. Они прочные, но гибкие. Таким образом, оба типа хорошо подходят для различных работ по нагреву при высоких температурах!

- Плотность материала

Однако SiC также плотнее (3,1 г/см³). Графит имеет плотность всего 1,9 г/см³, поэтому он явно не очень плотный. Они медленнее нагреваются и выдерживают большее давление. Они отличаются от реакции на вес. С температурой 2500°C может справиться плотный SiC. Графит легче, поэтому нагревается быстрее. Оба материала работают очень интенсивно, чтобы расплавить металл!

Различия в производительности в конкретных промышленных областях!

- Сталелитейные заводы

Горячая сталь плавится при температуре 1 500°C. Тигли из SiC обеспечивают устойчивость к ударам, вызванным изменением температуры. Но они быстро удерживают тепло - 130 Вт/м-К. Каждый день оба тигля обрабатывают 15 тонн стали. Она может выдержать 3 000 циклов нагрева. Печи мощностью 200 кВт работают лучше благодаря тиглям.

- Литье ювелирных изделий

Золото плавится при температуре 1 064°C. Отливка в тиглях из SiC длится 200 циклов. Загрязнение менее чем на 0,01% предотвращается графитом, а смешивание золота не повлияло на его поглощение. Машины мощностью 2 кВт быстро нагреваются.

Графитовый тигель по сравнению с тиглем из карбида кремния показывает лучшие результаты при вакуумном литье под давлением 2 бар. И в том, и в другом случае получаются красивые блестящие кольца.

- Выплавка алюминия

Алюминий плавится при температуре 660°C. Карбид кремния против графитового тигля помогает ускорить нагрев, до 2°C/мин. 1 200 циклов показали, что тип SiC более устойчив к трещинам. Он используется в печах мощностью 5 кВт. Более производительный 10% плавит алюминий тоже немного быстрее. Ящики вмещают 50 кг.

- Производство керамики

Для производства керамики температура достигает 1 400°C. Быстрый нагрев до 3°C/с осуществляется с помощью тиглей SiC. Они сохраняют чистоту, в них нет металлических загрязнений, потому что они графитового типа. Они работают в печах объемом до 50 литров. Они выдерживают 800 циклов при температуре 1 200°C. Это способствует получению гладкой керамики.

- Химическая обработка

Реакторы работают при температуре до 1 200°C. Графитовые тигли устойчивы к воздействию кислот и служат дольше. SiC также может выдерживать высокое давление - до 2 500 PSI. Это позволяет ускорить реакцию. В 100-литровых реакторах нагрев составляет 90 Вт/м-К теплового потока. В реакторах мощностью 100 кВт они также отлично справляются с нагревом.

Какой тигель подходит для вашего процесса?

- Рабочая температура

До 3 000°C может нагреваться графит. Сам SiC остается при температуре 1 600°C. Это влияет на тепловой поток. Можно по-разному управлять температурой. Теплопроводность SiC составляет 120 Вт/м-К, что способствует быстрому охлаждению или нагреву. Скорость вашего процесса зависит от правильного выбора. Вот как ведут себя графитовые тигли и тигли из карбида кремния при нагреве. Каждый из них подходит для разных нужд.

- Реактивность материала

Графит вступает в реакцию при температуре выше 450°C. SiC остается безопасным до 1 600°C. Внутри происходит меньше реакций. Скорость извлечения SiC составляет 0,1 мкм/год. Он сохраняет чистоту. Он предотвращает неполадки в печи. Реакционная способность изменяет поведение графитового тигля и тигля из карбида кремния с газами или химическими веществами. Сохранение чистоты означает разумный выбор.

- Продолжительность процесса

Графит выдерживает 1 200 циклов. SiC может прослужить 2 500 циклов. Скорость износа SiC составляет 0,5 мм/год. Они дольше сохраняют прочность. Каждый цикл влияет на время обработки. Твердость SiC составляет 9 единиц по шкале Мооса. Лучшая прочность означает, что более длительный процесс требует лучшей прочности. Это делает ваш процесс плавным и экономичным.

- Совместимость с металлами

Графит плавит сталь. SiC плавит медь, латунь и алюминий. Пористость SiC составляет 8%. С ними работают разные металлы. Чистота плавления - это совместимость. Это позволяет сохранить чистоту металлов. Тепловое расширение SiC составляет 4,3 мкм/м°C. Не загрязняйте металл.

- Бюджетные ограничения

SiC стоит $100, хотя графит составляет всего $50. Это влияет на ваш денежный план. Они изнашиваются по-разному. SiC служит дольше, и в итоге это экономит ваши деньги. Однако цена каждого тигля определяет, как он работает. Сэкономьте деньги на замене. Выбирайте с умом. Чем больше вы платите за что-то и чем дольше оно доставляется, тем больше вы потратите.

Заключение

Графитовый тигель против тигля из карбида кремния Сравнивает теплоту, прочность и многое другое. Окисление при температуре 1 000 °C противостоит SiC, но графит выдерживает только 450 °C. Графит быстро нагревается с тепловым потоком 700 Вт/м-К. Посмотрите их на сайте JINSUNCARBON.