Charakteristiky žiaruvzdornej ocele a žiaruvzdorného kovu

Tepelne odolná kovová a tepelná odolnosť

Nezaťažené konštrukcie prevádzkované pri teplote asi 550 ° C v atmosfére oxidačného plynu sú zvyčajne vyrobené z tepelne odolnej ocele. Tieto produkty často obsahujú podrobnosti o vykurovacích peciach. Zliatiny na báze železa pri teplote vyššej ako 550 ° C sú aktívne oxidované, preto sa na ich povrchu vytvára oxid železitý. Spojenie s elementárnou kryštálovou mriežkou a nedostatok atómov kyslíka vedie k vzniku krehkého typu.

Na zlepšenie tepelnej odolnosti ocele v chemickom zložení sa zavádzajú:

• chróm;
• kremíka;
• hliníka.

Tieto prvky, ktoré spájajú s kyslíkom, podporujú tvorbu spoľahlivých, hustých kryštalických štruktúr v kovu, čím sa zlepšuje schopnosť kovu ľahko prenášať zvýšené teploty.

Typ a počet legujúcich prvkov zavedených do zliatiny na báze železa závisí od teploty, z ktorej sa výrobok používa. Najlepšia tepelná odolnosť ocelí, legovanie, ktoré sa vykonávalo na báze chrómu. Najslávnejšie značky týchto silchrómov sú:

• 15H25T;
• 08H17T;
• 36H18N25S2;
• H15H6SYU.

S nárastom množstva chrómu v kompozícii sa tepelná odolnosť zvyšuje. S chrómom sa dajú vytvoriť druhy kovov, ktorých produkty nebudú strácať pôvodné vlastnosti a dlhé vystavenie teplotám vyšším ako 1000 ° C.

Vlastnosti tepelne odolných materiálov

Žiaruvzdorná zliatina a ocele sa úspešne prevádzkujú s konštantným účinkom vysokých teplôt a tendencia k dotvarovaniu sa neprejavuje. Podstata tohto procesu, ku ktorému sú náchylné obyčajné druhy ocele a iné kovy, spočíva v tom, že materiál vystavený konštantnej teplote a zaťaženiu sa pomaly deformuje alebo kĺže.

Creep, ktorému sa predchádza pri vytváraní tepelne odolných ocelí a kovov iného typu, je:

• dlhý;
• krátkodobá.

Na stanovenie parametrov krátkodobej tečenia sa testujú materiály: umiestňujú sa do pece ohriatej na požadovanú teplotu a na určitú dobu sa na ne pôsobí ťahovou záťažou. V krátkom čase nie je možné skontrolovať materiál na tendenciu dlhého dotvarovania a zistiť, aký je jeho limit. Na tento účel sa skúšaný výrobok v peci podrobuje kontinuálnemu zaťaženiu.

Dôležitosť limitu tečenia je, že charakterizuje najväčší stres vedúci k zničeniu ohriatej vzorky po vystavení určitému času.

Tepelne odolné a žiaruvzdorné ocele

Vnútorná štruktúra kategórie je nasledovná:

• martenzitická;
• austenitická;
• Martenzitická-feritické;
• perlit.

Tepelne odolné ocele môžu predstavovať ďalšie dva typy:

• ferritic;
• martenzitickej alebo austeniticko-feritickej.

Medzi ocele s martenzitickou štruktúrou sú najznámejšie:

• X5 (je vyrobený z potrubí, ktoré budú prevádzkované pri teplote nepresahujúcej 650 ° C).
• H5M, H5VF 1 H8VF, H6SM 1 H12N2VMF (používa sa na výrobu predmetov, ktoré pracujú pri 500-600 ° C po určitej dobe (1,000-10,000 hod.).
• 3X13H7C2 a 4X9C2 (výrobky z nich sa úspešne používajú pri teplote 850-950 ° C, z čoho sa vyrábajú ventily motorov vozidiel).
• 1X8VF (výrobky z tejto ocele sa úspešne používajú pri teplotách nepresahujúcich 500 ° C 10 000 hodín a dlhšie, najmä konštrukčné prvky parných turbín vyrábajú materiál).

Základom martenzitickej štruktúry je perlit, ktorý mení stav, ak sa obsah chrómu zvyšuje v zložení materiálu. Perlitové stupne žiaruvzdorných a žiaruvzdorných ocelí, ktoré sa vzťahujú na chróm-kremík a chromomolybdén:

• H6S;
• H7SM;
• H6SM;
• H9S2;
• H10S2M;
• X 13H7C2.

Aby sa získal materiál so sorbitolovou štruktúrou s vysokou tvrdosťou (najmenej 25 HRC), najskôr sa reakcia zastavila pri 950 až 1100 ° C a potom sa zalkalizovala.

Zliatiny ocele s feritickou štruktúrou z kategórie žiaruvzdorné obsahujú 25 až 33% chrómu, čo určuje ich charakteristiky. Ak chcete dávať týmto ocelam jemnozrnnú štruktúru, výrobky z nich sa žíhajú. Táto kategória ocelí zahŕňa:

• 1 x 12 Cu;
• X17;
• H18SYU;
• 0H17T;
• H25T;
• X 28.

Keď sa zahrejú na 850 ° C a viac, zrná vnútornej konštrukcie sa zhrubnú, čím sa zvyšuje krehkosť.

Z nehrdzavejúcej ocele:

• prenájom tenkých hárkov;
• bezšvíkové rúry;
• agregáty chemického a potravinárskeho priemyslu.

Oceľ, ktorá je založená na feritu a martenzite, sa aktívne používa pri výrobe výrobkov na rôzne účely v strojárstve. Výrobky z takýchto vysokoteplotných zliatin sa úspešne prevádzkujú aj pri pomerne dlhej dobe pri teplotách do 600 ° C.

Najbežnejšie značky údajov pre žiaruvzdorné ocele sú:

• H6SYU;
• 1H13;
• 1 X11MF;
• 1H12VNMF;
• 1 X12V2MF;
• 2 Х12ВМБФР.

Chróm v chemickom zložení týchto zliatin je 10-14%. Prídavné zliatiny zlepšujúce zloženie tu - vanád, volfrám a molybdén.

Zliatiny austenitic-feritických a austenitických ocelí

Najvýznamnejšie znaky austenitických ocelí spočívajú v tom, že ich vnútorná štruktúra je vytvorená vďaka niklu v ich zložení a tepelná odolnosť je spojená s chrómom.

V zliatinách tejto kategórie, ktoré sú charakterizované nízkym obsahom uhlíka, sú niekedy prítomné prvky zliatiny titánu a nióbu. Oceľ, ktorej základnou štruktúrou je austenit, patrí do kategórie nehrdzavejúcej ocele a pri dlhodobom vystavení vysokým teplotám (až do 1000 ° C) je veľmi odolná voči tvorbe šupín.

Najčastejšou oceľou dnes s austenitickou štruktúrou sú zliatiny spevňujúce disperziu. Na zlepšenie kvalitatívnych charakteristík sa pridávajú karbidové alebo intermetalické tvrdidlá.

Najobľúbenejšie značky, na základe ktorej vnútorná štruktúra je austenit:

• Disperzné vytvrdzovanie X12H20T3P, 4Х12H8Г8МФБ, 4Х14Н14В2М, 0Х14Н28В3Т3ЮР.
• Homogénne 1H14N16B, 1H14N18V2B, H18N12T, 18Cr10NiTi H23N18, H25N16G7AR, H25N20S2.

Zliatiny ocele na báze zmesi austenitu a feritu sa vyznačujú veľmi vysokou tepelnou odolnosťou, ktorá presahuje analogický parameter v parametroch aj pri vysoko chrómových materiáloch. Získavajú sa vlastnosti tepelnej odolnosti a vysoká stabilita vnútornej konštrukcie ocelí tejto kategórie. Výrobky z nich sa úspešne používajú aj pri teplotách do 1150 ° С.

oceľ tepla s austenitické-martenzitické štruktúry vyznačuje zvýšenou krehkosti, takže nemôžu byť použité pri výrobe výrobkov, ktoré sú prevádzkované pod vysokým zaťažením.

Z žiaruvzdorných ocelí tejto kategórie sa vyrábajú výrobky s takýmto označením:

• Tepelne odolné rúry, dopravníky pecí, kontajnery na karburizáciu (Х20Н14С2 a 0Х20Н14С2).
• Pyrometrické skúmavky (X23N13).

Žiaruvzdorné materiály

Zliatiny ocele na báze žiaruvzdorných kovov sa používajú na výrobu výrobkov, ktoré prebiehajú pri teplote 1000-2000 ° C.

Žiaruvzdorné kovy, ktoré sú súčasťou chemického zloženia takýchto ocelí, sa vyznačujú bodmi topenia:

Vzhľadom na skutočnosť, že žiaruvzdorné ocele tejto kategórie majú vysokú teplotu prechodu do krehkého stavu, keď sa vážne zohrejú, dochádza k ich deformácii. Na zvýšenie tepelnej odolnosti takýchto ocelí sa do ich zloženia zavádzajú špeciálne prísady a na zlepšenie tepelnej odolnosti sú legované titánom, molybdénom, tantalom atď.

Najbežnejšie pomery chemických prvkov v žiaruvzdorných zliatinách:

• základňa - volfrám a 30% rénia;
• 60% vanád a 40% niób;
• báza - 48% železa, 15% nióbu, 5% molybdénu, 1% zirkónia;
• 10% volfrámu a tantalu.

Zliatiny na báze niklu a niklu so železom

Zliatiny na báze niklu (55% Ni) alebo vyrobené na základe ich zmesi so železom (65%) sú tepelne odolné s vysokou tepelnou odolnosťou. Základným legujúcim prvkom pre všetky ocele tejto kategórie je chróm, ktorý obsahuje 14-23%.

Vysoká odolnosť a pevnosť sú udržiavané pri zvýšených teplotách. Tieto vlastnosti sú založené na zliatinách na báze niklu.

Najobľúbenejšie:

• HN60V;
• HN67VMTYU;
• HN70MVTYUB;
• HN70;
• HN77TYU;
• XH78T;
• HN78MTYU;
• XH78T.

Niektoré značky sú tepelne odolné kŕdle, iné sú tepelne odolné. Pri zahrievaní na povrchu výrobkov z týchto zliatin sa vytvorí oxidový film na báze hliníka a chrómu. V pevných roztokoch štruktúry týchto kovov sa vytvárajú nikel a hliník alebo nikel a zlúčeniny titánu, čo zaisťuje odolnosť materiálov voči vysokým teplotám. Podrobnejšie špecifikácie sú uvedené v špeciálnych referenčných knihách.

Z ocele nikelovej skupiny sa vyrábajú:

• Prvky plynových štruktúr a komunikácií (ХН5ВМТЮ).
• Konštrukčné prvky turbínových zariadení (ХН5ВТР).
• Konštrukčné prvky kompresorov - čepele, disky (ХН35ВТЮ).
• Rotory na vybavenie turbín (ХН35ВТ a ХН35ВМТ).

Takže tepelne odolné triedy sú schopné dlhodobo fungovať pri vysokých teplotách bez deformácie a odolávať korózii plynov. Pomocou zliatin rôznych prvkov sa dosiahnu optimálne vlastnosti materiálov v závislosti od prevádzkových podmienok.