Sivo lijevano željezo pokazuje dobru toplinsku vodljivost, što znači da može relativno dobro prenijeti toplinu, pomažući u sprečavanju lokaliziranog pregrijavanja u sustavima visokokvalitetnih. Međutim, njegov koeficijent toplinske ekspanzije veći je u usporedbi s materijalima poput čelika ili aluminija, što znači da će se proširiti i ugovoriti više s temperaturnim fluktuacijama. U sustavima koji prolaze često toplinsko biciklizam, poput izmjenjivača topline, parnih ventila ili cjevovoda tople tekućine, ovo širenje i kontrakcija mogu uvesti toplinske napone. Ako se tim naprezanjima ne upravlja pravilno, mogu dovesti do problema poput deformacije ili izobličenja pribora za ventil. U nekim slučajevima, brtvene površine mogu postati ugrožene, što utječe na integritet brtve i dovodi do curenja ili operativne neučinkovitosti. S vremenom, ovo ponovljeno širenje i kontrakcija mogu smanjiti materijal, posebno ako toplinski gradijenti unutar ventila uzrokuju neravnomjerno grijanje.
Jedan od najkritičnijih izazova za sivo lijevano željezo u sustavima s čestim toplinskim ciklusima je njegova krhkost, koja je svojstvena zbog prisutnosti grafitnih pahuljica unutar materijala. Iako grafit pomaže u obradivosti i prigušivanju, on također slabi otpornost materijala na širenje pukotina, posebno pod toplinskim stresom. Toplinski umor može se razviti jer se materijal širi i ugovara u različitim temperaturama, što dovodi do pokretanja i širenja pukotina, posebno u regijama visokog stresa poput tijela ventila, područja prirubnica ili zglobova. Ove mikropukotine s vremenom mogu postati izraženije i na kraju dovesti do katastrofalnog neuspjeha ako se ne riješe rano.
Modifikacije dizajna mogu značajno smanjiti štetne učinke toplinskog biciklizma na pribor sivog ventila od lijevanog željeza. Na primjer, postupni prijelazi u debljini stijenke između debelih i tankih presjeka mogu smanjiti koncentraciju naprezanja, što su uobičajeni uzroci pokretanja pukotina. Nadalje, dizajni koji uključuju ujednačenu debljinu stijenke mogu spriječiti toplinsko izobličenje, jer nagle promjene u debljini mogu dovesti do nejednakog širenja ili kontrakcije tijekom ciklusa grijanja i hlađenja. Uz to, određene proizvodne tehnike, poput toplinske obrade (npr. Umetanje ili žarenje), mogu poboljšati žilavost i otpornost materijala na toplinsko biciklizam. Ovi tretmani mijenjaju mikrostrukturu lijevanog željeza, što ga čini manje krhkim i otpornijim na naprezanja uzrokovana toplinskim fluktuacijama.
Ponovljeno toplinsko biciklizam može pridonijeti provaranju nošenja i materijala u pribora za ventile, posebno u područjima koja su u stalnom kontaktu s drugim komponentama, poput sjedala ventila ili brtvenih površina. Kako sivo lijevano željezo prolazi toplinsko širenje i kontrakciju, njegova površina može osjetiti mikroskopsko pucanje i abraziju zbog ponovljenog trenja između pokretnih dijelova. To može ugroziti učinkovitost brtve sjedala ventila ili povećati brzinu trošenja komponenti poput vretena i poklopca, što dovodi do većih potreba za održavanjem i smanjenja radnog vijeka ventila. Da bi se ublažili ovi učinci, površinski tretmani poput očvršćivanja ili premaza (npr. Keramički premazi, nikla ili epoksidni premazi) mogu se primijeniti kako bi se povećala otpornost na habanje kritičnih površina izloženih toplinskom biciklizmu.
Sivo lijevano željezo, kad je izloženo visokim temperaturama i fluktuirajućim okruženjima, može biti osjetljivo na oksidaciju (stvaranje hrđe), posebno u primjenama koje uključuju tekućine s visokim toplinom, pare ili agresivne kemikalije. Ponovljeno toplinsko biciklizam može ubrzati oksidaciju na površini, posebno ako je dodatak ventila izložen vlažnim ili korozivnim uvjetima. S vremenom to može dovesti do pogoršanja materijala, što utječe na njegov strukturni integritet i funkcionalnost. Ventili sivog od lijevanog željeza podvrgnuti visokotemperaturnoj pari ili dimnim plinovima mogu osjetiti degradaciju izazvanu oksidacijom, gdje površinski sloj metala postaje krhki i pahuljasti, što dovodi do smanjenih mehaničkih svojstava i preranog kvara. Da bi se poboljšala otpornost na koroziju, pribor za ventile može se obložiti ili tretirati materijalima poput kroma, nikla ili keramike kako bi se zaštitila površina od oksidacije i korozije u uvjetima toplinskog biciklizma.
