7. Охарактеризуйте жароміцність і жаротривкість матері­алів енергетичного обладнання.

Жаротри́вкість (жарості́йкість, окалиності́йкість) — хімічна властивість матеріалу, що характеризує його здатність протистояти при високій температурі хімічному руйнуванню, переважно, окисленню.

За ДСТУ 3830-98 для металевих матеріалів:

Жаротривкість — здатність металу чинити опір корозійній дії газів за високих температур^[1] .

Жаротривкість поряд із жароміцністю є основним критерієм придатності даного матеріалу для високотемпературної експлуатації.

Такі властивості мають спеціальні жароміцні й жаростійкі метали й сплави, бетони та композиційні матеріали, що можуть експлуатуватися при температурі 750 °C і вище. Наприклад,платина жаростійка і жароміцна до температури 1473К. Вольфрам жароміцний, але не жаростійкий, бо вже при 773-873К інтенсивно окислюється на повітрі.

Початкова стадія окиснення — чисто хімічний процес, проте, подальший перебіг окиснення — вже складний процес, що полягає не тільки в хімічному з'єднанні кисню і металу, але і удифузії атомів кисню і металу через багатофазний окиснений шар. При щільній плівці швидкість наростання окалини визначається швидкістю дифузії атомів крізь шар окалини, що у свою чергу залежить від температури і будови окисної плівки.

Кількісними характеристиками жаротривкості є:

• збільшення маси випробуваного зразка за рахунок поглинання металом кисню;

• зменшення маси після видалення окалини з поверхні зразка,

віднесені до одиниці поверхні і до часу випробування. Одночасно враховується стан поверхні зразка (виробу), який при однакових кількісних характеристиках може бути якісно різним.

Жаротривкість залізовуглецевих сплавів

Що стосується залізовуглецевих сплавів, то слід відмітити, що в процесі зростання температури спостерігається процес окиснення поверхні виробів, який значно інтенсифікується при досягненні температур 550...570°C, коли замість досить щільних окисів Fe₂O₃ і Fe₃O₄ починається утворюватися пухкий окис FeO, який не перешкоджає проникненню кисню в глибину металу. Підвищення жаростійкості сталей досягається головним чином введенням хрому (08Х13, 12Х17), а також алюмінію та кремнію (15Х18СЮ), тобто елементів, що перебувають в твердому розчині і утворюють в процесі нагріву захисні плівки оксидів. Особливо широко використовують хром. Чим більший в сталі вміст хрому, тим вища жаростійкість. Тому в жаростійких феритних сталях його вміст доводять до 13...27%. На жаростійкість сталей позитивно впливають малі добавки деяких активних елементів (кальцій, ітрій, церій, лантан і т. п.).

Сталь 08Х13 застосовують в умовах впливу сірчистих газів при температурі до 500°С, сталі 08Х17Т, 12Х17 жаростійкі до 900°С, сталь 15Х25Т — до 1100°С.

Жаротривкі нікелеві сплави[ред. • ред. Код]

Жаротривкість нікелю, що на повітрі досить висока і так, може бути покращена шляхом введення Al, Si або Cr. Із сплавів такого типу важливе значення завдяки хорошому поєднанню термоелектричних властивостей і жаротривкості мають сплави нікелю з Al, Si і Mn (алюмель) і сплав нікелю з 10% Cr (хромель).

Значне застосування у техніці отримали жаротривкі сплави Ni з Cr — ніхроми. Найбільшого поширення набули ніхроми з 80% Ni, які до появи хромалів були найжаротривкішими промисловими матеріалами. Спроби здешевити ніхроми зменшенням вмісту в них Ni привели до створення фероніхромів, у яких значна частина Ni заміщена Fe. Найпоширенішою виявилася композиція з 60% Ni, 15% Cr і 25% Fe, хоча серйозної конкуренції ніхромам вона зробити не змогла. Ніхроми і фероніхроми характеризуються рідкісним поєднанням високої жаротривкості і високого електричного опору. Тому вони разом з хромалями є двома найважливішими класами сплавів, що використовуються для виготовлення високотемпературних електричних нагрівачів. Гранична робоча температура ніхромів цього типу складає, як правило, 1200 °C, а окремих марок і до 1250 °C.

Нікелеві сплави, що містять 15—30% Cr, леговані Al (до 4%), є жаротривкішими від сплавів, легованих Si. Такі сплави використовуються зазвичай для виготовлення жаротривких деталей, що працюють при температурах до 1250 °C і не зазнають значних механічних навантажень.

Жаромі́цність — це супротив матеріалу до повзучості та руйнуванню в області високих температур при довготривалій дії навантаження.

Велика кількість конструкцій працює протягом тривалого часу в умовах значних навантажень і високих температур. Тому виникає необхідність проведення механічних випробувань для для дослідження характеристик матеріалу, які визначають можливість його експлуатації в цих умовах. Тобто під жароміцністю розуміють комплекс властивостей металів і сплавів, що забезпечують в умовах підвищених температур і напружень працездатність конструкцій з них без істотної пластичної деформації та/чи руйнування.

Жароміцність найчастіше характеризують короткочасною міцністю (границею міцності), границею повзучості та границею тривалої міцності при заданих температурних умовах.