40 Способы повышения окалиностойкости путем легирования и хто. Примеры продукции.

Окалиностойкие (жаростойкие) – стойкие против химического разрушения в газовых средах при т > 570С и работают в ненагруженном или слабонагруженном состоянии.

З типа окислов: Fe2O3 – гематит - плотный

Fe3O4 – магнетит - плотный

FeO – вюстит – рыхлый, пористый.

Углеродистые стали нежаропрочные.

Для повышения жаростойкости сталь легируют: Cr, Al, Si – имеют высокое сродство к кислороду и образуют прочные окислы Cr2O3, SiO2, Al2O3.

При образовании окалины удельный объем окислов не равен удельному объему металла.

1 группа: ферритно-хромистые и хромо-алюминиевые стали (углерода мало, достаточно пластичные). Применяют для деталей, работающих без значительных нагрузок, но при высоких т. Пример: теплообменники, печное оборудование, детали аппаратуры химических производств. Примеры марок: 12Х17 (температурный потолок 900-950С), 15Х25Т (1100-1150С), 15Х28 (1250С), 05Х27Ю5 (1300С).

Стали обычно подвергают нормализации 760-800С, последняя – отжигу при 760С. Чем больше Cr, Al, Si, тем больше жаропрочность. В этих сталях может присутствовать Ti, Nb, Mo, Zn – сильные карбидообразующие элементы (сильнее хрома) – в этом их положительное влияние, хром остается в растворе (углероду предпочтительнее другие), следовательно сохраняются нержавеющие и жаростойкие свойства. Может присутствовать Si – улучшает литейные свойства, свариваемость и увеличивает жаростойкость, особенно в средах с серой.

Недостаток этих сталей: охрупчивание при 450-500С и 600-800С за счет образования хрупкой сигма-фазы.

05Х27Ю5 – устойчивая на воздухе, в сернистых газах, но не в восстановительных средах (СО), парах воды и в хлорсодержащих средах. Они применяются для нагревателей, бытовых приборов, печей.

2 группа: мартенситные стали (более прочные, легированы Cr, Si). Примеры: 15Х6СЮ – отжиг 850-870С, 40Х10С2М – закалка с 1100С, затем отпуск 740С, HRC- 50-56.

Применяют для деталей с нагрузкой: клапаны двигателей авто, тракторов, самолетов средней мощности.

Недостаток: склонность к высокотемпературной отпускной хрупкости, следовательно, при отпуске охлаждать быстро.

3 группа: аустенитные стали. Примеры: 08Х18Н9Т, 12Х18Н9, 12Х18Н9Т.

По жаростойкости особых преимуществ нет, но выше механические свойства, жаропрочность, технологичность (штампуемость и свариваемость).

Недостаток: высокая стоимость никеля, низкая теплопроводность и пониженное сопротивление газовой коррозии в средах, содержащих серу.

ХТО – нагрев и выдержка стали/сплава в химически активной среде, в результате которой образуется диффузионный слой. Назначение: повышение коррозионных, жаростойких, износостойких свойств, усталостной прочности.

Повышение окалиностойкости путем ХТО возможно с помощью диффузионного хромирования (см след. вопрос - 41) и алитирования.

Алитирование – насыщение поверхности алюминием. Назначение: повышение жаростойкости, коррозионостойкости и эрозионной стойкости. Процесс при т 950-1050С. Производится в порошках или жидкостное алитирование (электродное). В результате сталь приобретает высокую окалиностойкость (850-900С), т.к. в процессе нагрева на поверхности алитированных изделий образуется плотная пленка окиси Al2O3, предохраняющая металл от окисления. Слой обладает также хорошим сопротивлением коррозии в атмосфере и морской воде.

Толщина слоя – 200-1000 мкм. Твердость слоя до 500HV, износостойкость низкая. Подвергают топливники газогенераторных машин, чехлы термопар, детали разливочных ковшей, клапаны и другие детали, работающие при высоких т.

----------------------------------------------------