الحديد الزهر الرمادي يعرض الموصلية الحرارية الجيدة ، مما يعني أنه يمكن أن ينقل الحرارة بشكل جيد نسبيًا ، مما يساعد على منع ارتفاع درجة الحرارة الموضعية في أنظمة درجات الحرارة العالية. ومع ذلك ، فإن معامل التوسع الحراري أعلى مقارنة بمواد مثل الصلب أو الألومنيوم ، مما يعني أنه سيتوسع ويتقلص أكثر مع تقلبات درجة الحرارة. في الأنظمة التي تخضع لركوب الدراجات الحرارية المتكررة ، مثل المبادلات الحرارية ، أو صمامات البخار ، أو أنابيب السوائل الساخنة ، فإن هذا التمدد والانكماش يمكن أن يؤدي إلى ضغوط حرارية. إذا لم تتم إدارة هذه الضغوط بشكل صحيح ، فقد تؤدي إلى مشاكل مثل تشوه أو تشويه ملحق الصمام. في بعض الحالات ، قد تتعرض أسطح الختم للخطر ، مما يؤثر على سلامة الختم وتؤدي إلى تسرب أو عدم كفاءة تشغيلية. بمرور الوقت ، يمكن أن يؤدي هذا التوسع والانكماش المتكرر إلى تحطيم المادة ، خاصةً إذا كانت التدرجات الحرارية داخل الصمام تسبب تسخين غير متساوٍ.
واحدة من أهم التحديات للحديد الزهر الرمادي في الأنظمة ذات الدراجات الحرارية المتكررة هي هشاشة ، والتي هي متأصلة بسبب وجود رقائق الجرافيت داخل المادة. على الرغم من أن الجرافيت يساعد في القابلية للآلات والتخميد ، إلا أنه يضعف أيضًا مقاومة المادة لانتشار الكراك ، وخاصة تحت الإجهاد الحراري. يمكن أن يتطور التعب الحراري مع توسيع المادة وتتقلص في ظل درجات حرارة متفاوتة ، مما يؤدي إلى بدء الشقوق وانتشارها ، وخاصة في المناطق ذات الضغط العالي مثل جسم الصمام أو مناطق الحافة أو المفاصل. يمكن أن تصبح هذه microcracks أكثر بروزًا مع مرور الوقت وتؤدي في النهاية إلى فشل كارثي إذا لم يتم تناوله مبكرًا.
يمكن أن تقلل تعديلات التصميم بشكل كبير من الآثار الضارة لركوب الدراجات الحرارية على ملحقات صمام الحديد الزهر الرمادي. على سبيل المثال ، يمكن أن تقلل التحولات التدريجية في سمك الجدار بين المقاطع السميكة والرقيقة من تركيزات الإجهاد ، والتي تعد أسبابًا شائعة لبدء الكراك. علاوة على ذلك ، يمكن أن تمنع التصميمات التي تتضمن سماكة جدار موحدة التشويه الحراري ، حيث أن التغيرات المفاجئة في السماكة يمكن أن تؤدي إلى تمدد أو تقلص غير متكافئ أثناء دورات التدفئة والتبريد. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن لبعض تقنيات التصنيع ، مثل المعالجة الحرارية (على سبيل المثال ، تقع أو الصلب) ، تحسين صلابة المواد ومقاومة ركوب الدراجات الحرارية. هذه العلاجات تغير البنية المجهرية للحديد الزهر ، مما يجعلها أقل هشاشة وأكثر مقاومة للضغط الناتج عن التقلبات الحرارية.
يمكن أن تسهم ركوب الدراجات الحرارية المتكررة في التآكل وتدهور المواد في ملحقات الصمام ، وخاصة في المناطق التي تتلامس مستمر مع مكونات أخرى ، مثل مقاعد الصمام أو أسطح الختم. نظرًا لأن الحديد الزهر الرمادي يخضع للتوسع الحراري والانكماش ، يمكن أن يختبر سطحه التكسير المجهري والتآكل بسبب الاحتكاك المتكرر بين الأجزاء المتحركة. هذا يمكن أن يسبب تنازل فعالية الختم لمقاعد الصمام أو زيادة معدل التآكل للمكونات مثل المغزل والقلن ، مما يؤدي إلى ارتفاع احتياجات الصيانة وانخفاض عمر خدمة الصمام. للتخفيف من هذه التأثيرات ، يمكن تطبيق العلاجات السطحية مثل التصلب أو الطلاء (على سبيل المثال ، الطلاء الخزفي ، الطلاء النيكل ، أو الطلاء الايبوكسي) لزيادة مقاومة التآكل للأسطح الحرجة المعرضة لركوب الدراجات الحرارية.
يمكن أن يكون الحديد الزهر الرمادي ، عندما يتعرض لدرجات حرارة عالية وبيئات متقلبة ، عرضة للأكسدة (تكوين الصدأ) ، وخاصة في التطبيقات التي تنطوي على سوائل عالية الحرارة ، أو البخار ، أو المواد الكيميائية العدوانية. يمكن لركوب الدراجات الحرارية المتكررة تسريع الأكسدة على السطح ، خاصة إذا كان ملحق الصمام يتعرض لظروف رطبة أو تآكل. بمرور الوقت ، يمكن أن يؤدي ذلك إلى تدهور المادة ، مما يؤثر على سلامتها الهيكلية ووظائفها. قد تواجه صمامات الحديد الزهر الرمادي المعرضة لغازات البخار أو المداخن عالية الحرارة تدهورًا ناتجًا عن الأكسدة ، حيث تصبح الطبقة السطحية للمعادن هشة وقشرية ، مما يؤدي إلى انخفاض الخصائص الميكانيكية والفشل المبكر. لتعزيز مقاومة التآكل ، قد تكون ملحقات الصمام مغلفة أو معالجتها بمواد مثل الكروم أو النيكل أو السيراميك لحماية السطح من الأكسدة والتآكل في ظل ظروف ركوب الدراجات الحرارية.
