Жаростойкие стали и сплавы

Известно, что образование ока­лины на поверхности металла происходит под воздействием тем­пературы и кислорода рабочей среды. Чем выше температура ра­бочей среды, тем активнее идет процесс образования окалины.

Между тем, сама образовавшаяся окалина может препятствовать дальнейшему окислению металла.

Это может быть достигнуто тог­да, когда оксидная пленка плотная, без трещин и пор.

Практика показывает, что оксидная пленка железа, вольфра­ма и других элементов обладает низкими защитными свойствами.

Через пленки этих металлов легко диффундирует кислород, и происходит образование окалины на большую глубину; окалина рас­трескивается, становится пористой, металл сгорает.

Хром, алюминий, никель, кремний имеют плотную оксидную пленку, и, кроме того, пленки этих металлов под воздействием температуры не трескаются.

Окислившись, поверхность металла детали под воздействием температуры и кислорода в начальный период нагрева становится теплостойкой. Образовавшаяся на по­верхности оксидная пленка защищает металл от дальнейшего раз­рушения.

Максимальная массовая доля хрома (10%) при температуре 800...900 °С обеспечивает устойчивую окалиностойкость.

При мас­совой доли хрома 20...25 % рабочая температура может достигать 1000...1 100 °С.

Свойство окалиностойкости обеспечивает не структура стали, а только ее химический состав.

В практике нашли применение сле­дующие марки жаростойких сталей: 4Х9С2, 1Х12СЮ, 4Х10С2М, ЗХ13Н7С2, Х20НМС2, 4Х18Н25С2, ОХ18Н10Т и др., всего око­ло 60 марок.

Жаростойкие стали применяют для изготовления деталей, ра­ботающих в активных рабочих средах и при высоких температурах с незначительной механической нагрузкой: клапанов автомобильных, тракторных и дизельных двигателей; теплообменников, колосни­ков, труб, электродов свечей зажигания, печных конвейеров, ящи­ков для цементации, муфелей, реторт, выхлопных систем и других деталей и конструкций в химическом, нефтехимическом и газовом производствах

Жаропрочные стали и сплавы

Жаропрочность сталей всегда со­провождается их жаростойкостью (окалиностойкостью), т.е. все жаропрочные стали должны быть, прежде всего, жаростойкими.

Рассматривая жаропрочность конструкционного материала, сле­дует знать, что с повышением температуры прочностная характе­ристика любого конструкционного материала уменьшается, в том числе у обычной конструкционной углеродистой стали.

Следова­тельно, жаропрочность характеризуется двумя показателями:

-тем­пературой

- временем.

На жаропрочность конструкционных материалов влияет их структура и легирующие элементы.

Классы структур в этих сталях бывают:

- перлитные,

-аустенитные

- мартенситные.

В качестве легирующих элементов в хромоникелевых сталях применяют кремний, марганец, молибден, вольфрам, ванадий и ниобий с различной массовой долей в зависимости от назначения стали.

По назначению жаропрочные легированные стали подразделя­ются на клапанные, котельные, котлотурбинные, для реактивной техники.

Из этих сталей делают различные детали и конструкции такие как клапаны машинных двигателей, трубы паро- и газопро­водов, аппараты и котлы сверхвысокого давления, лопатки паро­вых и газовых турбин, вкладыши сопел, крепежные детали и др.