Harmaa valurauta Näyttää hyvää lämmönjohtavuutta, mikä tarkoittaa, että se voi siirtää lämpöä suhteellisen hyvin, mikä auttaa estämään paikallista ylikuumenemista korkean lämpötilan järjestelmissä. Sen lämpölaajennuskerroin on kuitenkin korkeampi verrattuna materiaaleihin, kuten teräkseen tai alumiiniin, mikä tarkoittaa, että se laajenee ja supistuu enemmän lämpötilan vaihteluilla. Järjestelmissä, jotka käyvät läpi usein lämpöpyöräilyä, kuten lämmönvaihtimet, höyryventtiilit tai kuuma nesteputkisto, tämä laajennus ja supistuminen voivat aiheuttaa lämpöjännityksiä. Jos näitä rasituksia ei hallita oikein, ne voivat johtaa sellaisiin ongelmiin, kuten venttiilin lisävarusteen muodonmuutoksiin tai vääristymiin. Joissakin tapauksissa tiivistyspinnat voivat vaarantua, mikä vaikuttaa tiivisteen eheyteen ja johtaa vuotoihin tai toiminnan tehottomuuteen. Ajan myötä tämä toistuva laajennus ja supistuminen voivat heikentää materiaalia, varsinkin jos venttiilin lämpögradientit aiheuttavat epätasaista lämmitystä.
Yksi harmaan valuraudan kriittisimmistä haasteista järjestelmissä, joissa on usein lämpöpyöräily, on sen haureus, mikä on luontainen grafiittihiutaleiden esiintymisen vuoksi materiaalissa. Vaikka grafiitti auttaa konettavuudessa ja vaimennuksessa, se heikentää myös materiaalin vastustuskykyä halkeaman etenemiselle, etenkin lämpöjännityksen alla. Lämpöväsymys voi kehittyä, kun materiaali laajenee ja supistuu vaihtelevien lämpötilojen alla, mikä johtaa halkeamien aloittamiseen ja etenemiseen, etenkin korkean stressin alueilla, kuten venttiilin runko, laippa-alueet tai nivelet. Nämä mikrohalkeamat voivat tulla näkyvämmäksi ajan myötä ja johtaa lopulta katastrofaaliseen epäonnistumiseen, jos niitä ei käsitellä varhain.
Suunnittelumuutokset voivat vähentää merkittävästi lämpöpyöräilyn haitallisia vaikutuksia harmaisiin valurautaventtiilin lisävarusteisiin. Esimerkiksi seinämän paksuuden asteittaiset muutokset paksun ja ohuen leikkeiden välillä voivat vähentää jännityspitoisuuksia, jotka ovat yleisiä syitä halkeamien aloittamiseen. Lisäksi mallit, jotka sisältävät tasaiset seinämän paksuudet Lisäksi tietyt valmistustekniikat, kuten lämpökäsittely (esim. Karkaisu tai hehku), voivat parantaa materiaalin sitkeyttä ja lämpösyklin kestävyyttä. Nämä hoidot muuttavat valuraudan mikrorakennetta, mikä tekee siitä vähemmän hauraita ja kestävämpää lämpövaihtelujen aiheuttamille rasituksille.
Toistuva lämpöpyöräily voi vaikuttaa kulumiseen ja materiaalin hajoamiseen venttiilin lisävarusteissa, etenkin alueilla, jotka ovat jatkuvasti kosketuksissa muiden komponenttien, kuten venttiilin istuimien tai tiivistyspintojen kanssa. Kun harmaa valurauta läpikäy lämpölaajennusta ja supistumista, sen pinta voi kokea mikroskooppista halkeilua ja hankausta liikkuvien osien välillä toistuvasta kitkasta. Tämä voi vaarantaa venttiilien istuimien tiivisteen tehokkuuden tai lisätä komponenttien, kuten kara- ja konepellien kulumisnopeutta, mikä johtaa suurempiin huoltotarpeisiin ja venttiilin käyttöikäyn. Näiden vaikutusten lieventämiseksi pintakäsittelyt, kuten kovettuminen tai pinnoite (esim. Keraamiset pinnoitteet, nikkelipinnoitus tai epoksipinnoitteet), voidaan levittää lämpöpyöräilylle alttiiden kriittisten pintojen kulutuskestävyyden lisäämiseksi.
Harmaa valurauta, kun ne altistetaan korkeille lämpötiloille ja vaihteleville ympäristöille, voi olla alttiita hapettumiselle (ruosteen muodostuminen), etenkin sovelluksissa, joihin liittyy korkeaa lämmön nesteitä, höyryä tai aggressiivisia kemikaaleja. Toistuva lämpösykli voi kiihdyttää hapettumista pinnalla, etenkin jos venttiilin lisävaruste altistuu kosteille tai syövyttäville olosuhteille. Ajan myötä tämä voi johtaa materiaalin heikkenemiseen, mikä vaikuttaa sen rakenteelliseen eheyteen ja toiminnallisuuteen. Harmaat valurautaventtiilit, jotka on altistettu korkean lämpötilan höyry- tai savukaasuille, voivat kokea hapettumisen aiheuttamaa hajoamista, missä metallin pintakerros muuttuu hauraiksi ja hiutaleiksi, mikä johtaa vähentyneisiin mekaanisiin ominaisuuksiin ja ennenaikaiseen vikaantumiseen. Korroosionkestävyyden parantamiseksi venttiilin lisävarusteet voidaan päällystää tai käsitellä materiaaleilla, kuten kromilla, nikkelillä tai keraamisilla, pinnan suojaamiseksi hapettumiselta ja korroosiolta lämpösykliolosuhteissa.
