Когда видишь маркировку 64c, первое, что приходит в голову — это должен быть материал с повышенной стойкостью к термоударам. Но на практике даже у такого карбида кремния есть тонкости, которые не всегда очевидны при выборе. Многие ошибочно думают, что главное — содержание SiC не менее 98%, хотя реальные эксплуатационные свойства часто зависят от структуры зерна и примесей железа.
В нашей работе с карбидом кремния марка 64c долгое время вызывала споры. Поставщики уверяли, что это материал для литейных форм, но при тестировании в условиях резких перепадов температур (например, в печах для алюминиевых сплавов) некоторые партии давали трещины уже после 20 циклов. Позже выяснилось — проблема была в неравномерном распределении связующего.
Один из случаев на заводе в Челябинске: заказчик жаловался на быстрый износ футеровки. При разборе оказалось, что использовался карбид кремния 64c с повышенной пористостью — около 14% вместо допустимых 8%. Это как раз тот нюанс, который не всегда виден в сертификатах.
Кстати, если говорить о стандартах, то тут часто путают ГОСТ 26327 и ТУ . Второй иногда строже по содержанию свободного углерода — должно быть не более 0.2%. Но на практике даже 0.25% может критично сказаться на термостойкости.
С АО Ланьчжоу Хуая Карбид Кремния работаем с 2018 года, и их подход к контролю сырья заметно отличается. Они используют сибирский кварцит с минимальными примесями глинозема — это видно по стабильности гранулометрического состава. В их карбиде кремния 64c фракция 0-5 мм имеет менее 3% перехода в пыль при транспортировке, что для многих производителей остается проблемой.
На их сайте https://www.lzhy.ru есть данные по тестам на ударную вязкость — редко кто публикует такие детали. В 2021 году мы как раз сравнивали их материал с китайским аналогом: при одинаковой твердости 92 HRA ланьчжоуский образец выдерживал на 15% больше циклов нагрева до 1350°C с охлаждением в воде.
Помню, в 2022 году была поставка с небольшим отклонением по насыпной плотности — 1.72 вместо заявленных 1.75 г/см3. Технологи сразу заметили при загрузке в печь, но представители компании оперативно предоставили данные пересчета формовочных смесей. Это показатель серьезного отношения.
При производстве карбида кремния 64c многие упускают важность стадии дробления. Если использовать ударные дробилки вместо щековых, появляется до 8% игольчатых зерен — они создают микротрещины в готовых изделиях. Мы на своем опыте убедились, когда пробовали экономить на переработке — пришлось списать партию огнеупорных плит.
Температура синтеза — еще один спорный момент. Некоторые считают, что чем выше (до 2500°C), тем лучше. Но при длительной выдержке выше 2300°C начинается разложение SiC с выделением свободного кремния. В карбиде кремния 64c это критично — свободный Si снижает окалиностойкость.
Интересный момент с золой кокса: в АО Ланьчжоу Хуая используют кокс с зольностью не более 5%, хотя многие допускают 8%. Разница в итоговом содержании оксида алюминия может достигать 0.7% — для футеровки печей это существенно.
В литейных цехах карбид кремния 64c часто применяют для желобов разливки чугуна. Но здесь есть тонкость: при контакте с жидким чугуном с высоким содержанием марганца (более 2%) материал начинает активно окисляться. Мы рекомендуют предварительный прокал при 800°C — это увеличивает стойкость на 30-40%.
Еще один случай из практики: на заводе в Липецке пытались использовать карбид кремния 64c для термопарных гильз в печах цементации. Через две недели появились свищи — оказалось, проблема в карбидообразовании с хромом из атмосферы печи. Пришлось переходить на материал с добавкой дисилицида молибдена.
Для нагревательных элементов типа Силитовый стержень марка 64c подходит хорошо, но только при стабильном напряжении. Скачки выше 50V приводят к локальным перегревам и ускоренной деградации — это мы наблюдали в печах закалки подшипников.
Самый распространенный просчет — оценка только по химическому составу. В карбиде кремния 64c микроструктура не менее важна: оптимально, когда зерна имеют изометричную форму с соотношением осей не более 1:1.8. При большем значении снижается прочность на изгиб.
Метод Бете для определения свободного углерода иногда дает погрешность до 0.08% — мы перешли на газометрический анализ после того, как одна партия была забракована на заводе-потребителе. Интересно, что в АО Ланьчжоу Хуая используют именно газометрию, что видно по их протоколам испытаний.
Влажность — кажется мелочью, но при хранении на открытых площадках карбид кремния 64c может набрать до 1.5% влаги. Это критично для пневмотранспорта — образуются пробки. Лучше хранить в биг-бэгах с полиэтиленовым вкладышем, как делает упомянутый производитель.
Сейчас пробуем использовать карбид кремния 64c в композитах с азотсодержащими связками — для работы в восстановительной атмосфере. Первые результаты обнадеживают: при 1400°C срок службы увеличился в 1.8 раза по сравнению с традиционными составами.
Но есть и ограничения: для вакуумных печей с давлением ниже 10?3 Па материал не подходит — начинается сублимация при температурах выше 1250°C. Это проверяли в НИИ 'Теплоприбор' в прошлом году.
Если говорить о будущем, то модификация карбида кремния 64c бором (добавка 0.3-0.5%) перспективна для повышения электропроводности. Но пока это лабораторные разработки — в промышленных масштабах стабильность свойств не достигнута.
