Для определения параметров кратковременной ползучести материалы подвергаются специальному испытанию путем помещения их в печь, нагретую до определенной температуры, и приложения растягивающей нагрузки. Это испытание проводится в течение ограниченного периода времени.
Жаропрочные стали: характеристики, свойства и применение
Жаропрочные стали используются для изготовления деталей и узлов, подвергающихся длительному воздействию высоких температур. Цель этих сплавов состоит в том, чтобы их свойства не изменялись независимо от времени воздействия и типа коррозионной среды.
Хром, никель и магний являются основными компонентами, добавляемыми для производства этих сплавов. Существует множество марок жаропрочных и жаростойких сталей, и выбор марки зависит от области применения. Подробнее о жаропрочных сталях, их свойствах и характеристиках читайте на нашем ресурсе.
Свойства жаропрочных сталей
Свойство металлов, которое делает их устойчивыми к растрескиванию при воздействии повышенных температур, называется окалиностойкостью или жаростойкостью. Свойство металлов, которое делает их устойчивыми к пластической деформации при высоких температурах, называется жаропрочностью.
На рынке представлен широкий ассортимент жаропрочных сталей и сплавов. Они идеально подходят для изготовления конструкционных элементов и оборудования, используемых в агрессивных средах и других сложных условиях.
Жаропрочные нержавеющие и другие стали испытываются для определения их свойств:
- нагреваются до определенной температуры в специальных печах;
- подвергаются растягивающей нагрузке.
Согласно ГОСТу, жаропрочные стали и сплавы характеризуются следующими свойствами:
- Высокая жаропрочность, т.е. сохранение эксплуатационных свойств при длительном воздействии высоких температур.
- Устойчивость к механическим нагрузкам, благодаря чему металл остается прочным при температурах, при которых другие материалы меняют свои основные свойства.
- Устойчивость к агрессивным средам, включая газы, кислоты и другие вещества.
- Устойчивость к горению и сварке, что затрудняет сварку деталей и конструкций из жаропрочной, коррозионно-стойкой стали.
- Добавление в сплав хрома и других легирующих веществ для повышения коррозионной стойкости.
Жаропрочные стали чаще всего используются для конструкций и изделий, которые не будут подвергаться большим рабочим нагрузкам, но будут использоваться при высоких температурах (около +550 °C) в среде окислительных газов. Они используются в производстве компонентов нагревательных печей.
Сплавы на основе железа активно окисляются при нагревании до температуры выше +550 °C, и их поверхность покрывается оксидным слоем. Из-за недостатка кислорода на изделии образуется хрупкая окалина, которая сплавляется с кристаллической решеткой.
Жаропрочные стали
Высокотемпературные стали – это стали, способные выдерживать высокие температуры до 650 °C и давление до 250-300 атм.
В то же время они обладают повышенной прочностью в краткосрочной и долгосрочной перспективе и идеально подходят для агрессивных сред со сроком службы от 10 000 до 100 000 часов.
Жаропрочные стали – это в основном низколегированные стали. Большинство из них являются низколегированными сталями, в которых процентное содержание легирующих элементов не превышает 4 процентов по весу, за исключением коррозионно-стойких сталей с содержанием хрома 12 процентов по весу.
При правильном выборе химического состава стали и процесса термической обработки возможны три основных эффекта упрочнения:
- Фазовая закалка с y-d превращением;
- Дисперсионная закалка;
- Закалка в твердом растворе.
В результате образуется оптимальная структура, обеспечивающая высокие свойства в исходном состоянии и их стабильность в течение длительного времени эксплуатации при высоких температурах.
Жаропрочные стали производятся в соответствии с ГОСТ 20072-74.
По назначению жаропрочные горячекатаные и кованые стали делятся на подгруппы:
- а – для горячей штамповки;
- б – для холодной обработки (точения, строжки, фрезерования и других видов обработки поверхности);
- в – для холодной вытяжки (прокатки).
Межрегиональная металлургическая компания предлагает приобрести листы, круги, поковки, трубы, шестигранники, квадраты, полосы, штрипсы из жаропрочной стали по выгодным ценам.
Разместите свой заказ
При размещении заказа не забудьте запросить актуальный прайс-лист. Мы свяжемся с вами в ближайшее время!
Тугоплавкие стали и металлы
Стальные сплавы на основе тугоплавких металлов используются для производства изделий, которые эксплуатируются при температурах 1000-2000°C.
Тугоплавкие металлы в химическом составе таких сталей имеют следующие температуры плавления (см. таблицу).
Точки плавления тугоплавких металлов
Тугоплавкие стали этой категории имеют высокую температуру хрупкого перехода и деформируются при воздействии высоких температур. Для повышения жаропрочности этих сталей в их состав добавляют специальные присадки и легируют такими элементами, как титан, молибден, тантал и другие.
Наиболее распространенными пропорциями химических элементов в тугоплавких сплавах являются:
- 30% вольфрама и 30% рения в качестве основы;
- 60% ванадия и 40% ниобия;
- 48% железа, 15% ниобия, 5% молибдена и 1% циркония;
- 10% вольфрама и тантала.
Никель и никель-железные сплавы
Сплавы на основе никеля (55% никеля) или сплавы на основе никеля/железа (65%) устойчивы к высоким температурам и обладают хорошими жаропрочными свойствами. Основным легирующим элементом для всех сталей этой категории является хром, доля которого может составлять 14-23%.
С точки зрения долговечности и прочности, высокий уровень которых сохраняется при повышенных температурах, этими характеристиками обладают стальные сплавы на основе никеля. Наиболее популярными из них являются CrN60V, CrN67VMTu, CrN70, CrN70MVTuB, CrN77Tu, CrN78T, CrN78MTu. Некоторые из этих сталей являются жаропрочными, другие – жаростойкими. При нагревании на поверхности этих сплавов появляется оксидный слой на основе хрома-алюминия, а в структуре твердых растворов этих металлов образуются соединения алюминия с никелем или алюминия с никелем и титаном, что делает их устойчивыми к воздействию высоких температур. Более подробно с характеристиками жаропрочных никелевых сплавов можно ознакомиться в специальных справочниках.
Валы роторов из жаропрочных никелевых сплавов
Стали никелевой группы используются в производстве:
- компоненты газовых конструкций и коммуникаций (ХН35ВМТУ; пример аналогичного изделия – жаропрочная труба);
- конструктивные элементы турбинного оборудования (ХН35ВТР);
- конструктивные элементы компрессоров – лопатки и диски (ХН35ВТУ);
- роторы, используемые в турбинах (CrN35VT и CrN35VMT).