Žáruvzdorný kov a tepelná odolnost
Nezatížené struktury, provozované při teplotě asi 550 ° C v atmosféře oxidačního plynu, jsou obvykle vyrobeny z žáruvzdorné oceli. Tyto výrobky často zahrnují části topných pecí. Slitiny na bázi železa při teplotách nad 550 ° C mají tendenci být aktivně oxidovány, což je důvod, proč se na jejich povrchu tvoří oxidy železa. Sloučenina s elementární krystalovou mřížkou a nedostatek kyslíkových atomů vede k vzhledu křehkého měřítka.
Pro zlepšení tepelné odolnosti oceli v chemickém složení jsou zavedeny:
- chrom;
- křemík;
- hliníku.
Tyto prvky, kombinující s kyslíkem, přispívají k tvorbě spolehlivých, hustých krystalických struktur v kovu, čímž se zlepšuje schopnost kovu bezpečně přenášet zvýšenou teplotu.
Druh a množství legujících prvků, které se zavádějí do slitiny na bázi železa, závisí na teplotě, při které se produkt používá. Nejlepší tepelná odolnost ocelí, jejichž legování bylo prováděno na bázi chrómu. Nejznámější značky těchto silchromů:
- 15X25T;
- 08-17;
- 36Х18Н25С2;
- Х15Х6ЮЮ.
S nárůstem množství chrómu ve složení tepelného odporu se zvyšuje. U chromu mohou být vytvořeny třídy kovů, jejichž produkty neztrácejí své původní vlastnosti ani při dlouhodobém působení teplot nad 1000 ° C.
Vlastnosti tepelně odolných materiálů
Žáruvzdorná slitina a ocel jsou úspěšně provozovány při stálém vystavení vysokým teplotám a nenastává tendence k tečení. Podstatou tohoto procesu, který je vystaven vlastnostem oceli a jiným kovům, je to, že materiál, který je vystaven stálé teplotě a napětí, se pomalu deformuje nebo se plazí.
Creep, který je vyloučen při vytváření žáruvzdorných ocelí a kovů jiného typu, je:
- dlouho;
- krátkodobé.
Pro stanovení parametrů krátkodobého tečení se materiály podrobují zkouškám: jsou umístěny v peci zahřáté na požadovanou teplotu a po určitou dobu na ně působí tahové zatížení. V krátké době není možné testovat materiál na tendenci k dlouhodobému tečení a zjistit, jaký je jeho limit. Za tímto účelem se zkušební produkt v peci podrobí nepřetržitému zatížení.
Důležitost meze tečení je, že charakterizuje největší napětí vedoucí k destrukci zahřátého vzorku po expozici po určitou dobu.
Stupně žáruvzdorných a žáruvzdorných ocelí
Podle vnitřní struktury jsou tyto kategorie:
- martenzitický;
- austenitické;
- martenziticko-feritické;
- perlitický.
Tepelně odolná ocel může být dvou dalších typů: \ t
- feritické;
- martenzitické nebo austeniticko-feritické.
Mezi ocelemi s martenzitickou strukturou je nejznámější:
X5 (jsou z něj vyrobeny trubky, které budou provozovány při teplotě nepřesahující 650 ° C).- Х5М, Х5ВФ, 1 Х8ВФ, Х6СМ, 1 Х12Н2ВМФ (používá se pro výrobu výrobků, které jsou po určitou dobu provozovány při teplotě 500-600 ° C (1000-10000 hodin)).
- 3Х13Н7С2 a 4Х9С2 (výrobky z nich jsou úspěšně provozovány na 850-950 ° C, z toho jsou vyrobeny ventily motorových motorů vozidel).
- 1H8VF (výrobky vyrobené z této oceli jsou úspěšně provozovány při teplotách nejvýše 500 ° C po dobu 10 000 hodin a déle, zejména konstrukční prvky parních turbín jsou vyrobeny z materiálu).
Základem martenzitické struktury je perlit, který mění stav, pokud se obsah chromu ve složení materiálu zvyšuje. Perlitické třídy žáruvzdorných a žáruvzdorných ocelí, kterými jsou chrom-křemík a chrom-molybden:
- X6C;
- X7CM;
- X6CM;
- H9C2;
- X10C2M;
- X13H7C2.
Aby se získal z těchto ocelí materiál se strukturou sorbitolu, vyznačující se vysokou tvrdostí (ne méně než 25 HRC), nejprve se zchladí při 950-1100 ° C a pak se podrobí popouštění.
Ocelové slitiny s feritickou strukturou, z kategorie žáruvzdorné, obsahují 25-33% chrómu, který určuje jejich vlastnosti. Aby tyto oceli měly jemnozrnnou strukturu, jsou jejich výrobky žíhány. Tato kategorie oceli zahrnuje: \ t
- 1 Х12ЮЮ;
- X17;
- H18SYU;
- 0X17T;
- X25T;
- X 28.
Při zahřátí na 850 ° C nebo více se zrno vnitřní struktury zvětšuje, což zvyšuje křehkost.
Vyrobeno z žáruvzdorné nerezové oceli:
- ocelový plech;
- bezešvé trubky;
- chemického a potravinářského průmyslu.
Ocel, na bázi feritu a martenzitu, se aktivně využívá při výrobě výrobků pro různé účely ve strojírenství. Výrobky z těchto tepelně odolných slitin byly již delší dobu úspěšně provozovány při teplotách do 600 ° C.
Nejběžnější druhy žáruvzdorné oceli:
- H6SYU;
- 1X13;
- 1 H11MF;
- 1H12VNMF;
- 1 X12V2MF;
- 2 X12VMBFR.
Chrom v chemickém složení těchto slitin - 10-14%. Legovací přísady, které zlepšují složení, zde - vanad, wolfram a molybden.
Austeniticko-feritické a austenitické slitiny oceli
Nejvýznamnější znaky austenitických ocelí spočívají v tom, že jejich vnitřní struktura je tvořena niklem v jejich složení a tepelná odolnost je spojena s chromem.
Ve slitinách této kategorie, které se vyznačují nízkým obsahem uhlíku, se někdy vyskytují legovací prvky titan a niob. Ocele, jejichž základem je vnitřní struktura austenitu, spadají do kategorie nerezové oceli a při dlouhodobém vystavení vysokým teplotám (do 1000 ° C) dobře odolávají tvorbě vodního kamene.
Nejběžnější ocel s austenitickou strukturou dnes je vytvrzující disperzní slitiny. Pro zlepšení kvalitativních charakteristik se přidávají karbidová nebo intermetalická tvrdidla.
Nejoblíbenější značky, jejichž základem je vnitřní struktura austenitu:
- Disperzní kalení X12H20T3R, 4H12N8G8MFB, 4H14N14V2M, 0H14N28V3T3YUR.
- Homogenní 1Х14Н16Б, 1Х14Н18В2Б, Х18Н12Т, Х18Н10Т, Х23Н18, Х25Н16Г7АР, Х25Н20С2.
Ocelové slitiny na bázi směsi austenitu a feritu se vyznačují velmi vysokou tepelnou odolností, která z hlediska výkonu převyšuje podobný parametr i u materiálů s vysokým obsahem chrómu. Charakteristiky tepelného odporu se dosahují díky vysoké stabilitě vnitřní struktury ocelí této kategorie. Výrobky z nich jsou úspěšně provozovány i při teplotách do 1150 ° C.
Tepelně odolné oceli s austeniticko-martenzitickou strukturou se vyznačují zvýšenou křehkostí, proto nemohou být použity při výrobě výrobků, které jsou provozovány při vysokém zatížení.
Z žáruvzdorných ocelí této kategorie jsou vyrobeny následující položky:
- Žáruvzdorné trubky, dopravníky pro pece, nádrže pro cementaci (X20H14C2 a 0X20H14C2).
- Pyrometrické trubice (X23H13).
Žáruvzdorné materiály
Ocelové slitiny na bázi žáruvzdorných kovů se používají k výrobě výrobků, které jsou provozovány při teplotě 1000–2000 ° C.
Žáruvzdorné kovy, které jsou zahrnuty v chemickém složení těchto ocelí, se vyznačují body tání:
Vzhledem k tomu, že žárovzdorné oceli této kategorie mají vysokou teplotu přechodu do křehkého stavu, při silném ohřevu, se deformují. Pro zvýšení tepelné odolnosti těchto ocelí se do jejich složení zavádějí speciální přísady a pro zvýšení tepelné odolnosti jsou legovány titanem, molybdenem, tantalem atd.
Nejběžnější poměry chemických prvků v žáruvzdorných slitinách:
- báze - wolfram a 30% rhenia;
- 60% vanadu a 40% niobu;
- báze - 48% železa, 15% niobu, 5% molybdenu, 1% zirkonia;
- 10% wolframu a tantalu.
Slitiny na bázi niklu a nikl se železem
Slitiny na bázi niklu (55% Ni) nebo vyrobené na bázi směsi se železem (65%) jsou odolné vůči vysokým teplotám. Základním legujícím prvkem pro každou ocel v této kategorii je chrom, který je 14–23%.
Vysoká trvanlivost a pevnost se udržuje při zvýšených teplotách. Ocelové slitiny na bázi niklu mají tyto vlastnosti.
Nejoblíbenější:
HN60B;- HN67VMTYU;
- HN70MVTUB;
- HH70;
- HN77TYu;
- HN78T;
- HN78MTU;
- KhN78T.
Některé značky jsou žáruvzdorné hejna, jiné jsou odolné vůči teplu. Při zahřívání se na povrchu výrobků z těchto slitin objeví oxidový film na bázi hliníku a chrómu. V tuhých roztocích struktury těchto kovů vznikají sloučeniny niklu a hliníku nebo niklu a titanu, které zajišťují odolnost materiálů vůči vysokým teplotám. Podrobnější specifikace jsou uvedeny ve speciálních adresářích.
Oceli skupiny niklu jsou vyráběny:
Prvky plynových konstrukcí a komunikací (KhN5VMTYU).- Konstrukční prvky turbínových zařízení (ХН5ВТР).
- Konstrukční prvky kompresorů - lopatky, disky (HN35VTYU).
- Rotory pro turbínové zařízení (35NH35VT a 35NH35VMT).
Tepelně odolné značky tak mohou dlouhodobě fungovat v podmínkách vysokých teplot bez deformací a odolávat korozi plynem. Slitiny různých prvků dosahují optimálních materiálových vlastností v závislosti na provozních podmínkách.