Teplovzdorný kov a tepelná odolnosť
Nezaťažené štruktúry, prevádzkované pri teplote okolo 550 ° C v atmosfére oxidačného plynu, sú zvyčajne vyrobené z tepelne odolnej ocele. Tieto produkty často zahŕňajú časti vykurovacích pecí. Zliatiny na báze železa pri teplotách nad 550 ° C majú tendenciu byť aktívne oxidované, preto sa na ich povrchu vytvára oxid železitý. Zlúčenina s elementárnou kryštálovou mriežkou a nedostatkom atómov kyslíka vedie k vzniku krehkej škály.
Na zlepšenie tepelnej odolnosti ocele v chemickom zložení sa uvádza:
- chróm;
- kremíka;
- hliníka.
Tieto prvky, kombinujúce s kyslíkom, prispievajú k tvorbe spoľahlivých, hustých kryštalických štruktúr v kovoch, čím sa zlepšuje schopnosť kovu bezpečne prenášať zvýšenú teplotu.
Typ a množstvo legujúcich prvkov zavedených do zliatiny na báze železa závisí od teploty, pri ktorej sa produkt používa. Najvyššia tepelná odolnosť ocelí, ktorých legovanie sa uskutočňovalo na báze chrómu. Najznámejšie značky týchto Silchromov:
- 15H25T;
- 08H17T;
- 36H18N25S2;
- H15H6SYU.
S nárastom množstva chrómu v zložení tepelného odporu sa zvyšuje. S chrómom sa môžu vytvoriť triedy kovov, ktorých produkty nestratia svoje pôvodné vlastnosti ani pri dlhodobom vystavení teplotám nad 1000 ° C.
Vlastnosti tepelne odolných materiálov
Žiaruvzdorná zliatina a oceľ sa úspešne prevádzkujú pri konštantnom vystavení vysokým teplotám a nenastáva tendencia k tečeniu. Podstatou tohto procesu, ktorý je vystavený vlastnostiam ocele a iným kovom, je to, že materiál, ktorý je vystavený konštantnej teplote a tlaku, sa pomaly deformuje alebo sa plazí.
Creepovanie, ktorému sa dá vyhnúť pri vytváraní žiaruvzdorných ocelí a kovov iného typu, je:
- dlhý;
- krátkodobé.
Na stanovenie parametrov krátkodobého tečenia sa materiály podrobia skúškam: umiestnia sa do pece ohriatej na požadovanú teplotu a na určitý čas sa na ne aplikuje ťahové zaťaženie. V krátkom čase nie je možné testovať materiál na tendenciu k dlhodobému tečeniu a zistiť, aký je jeho limit. Na tento účel sa testovaný produkt v peci podrobí nepretržitému zaťaženiu.
Dôležitým limitom tečenia je, že charakterizuje najväčšie napätie, ktoré vedie k zničeniu ohriatej vzorky po expozícii určitý čas.
Triedy žiaruvzdorných a žiaruvzdorných ocelí
Podľa vnútornej štruktúry sú tieto kategórie: \ t
- martenzitická;
- austenitická;
- Martenzitická-feritické;
- perlit.
Žiaruvzdorná oceľ môže mať dva ďalšie typy: \ t
- ferritic;
- martenzitické alebo austeniticko-feritické.
Z ocelí s martenzitickou štruktúrou sú najznámejšie:
X5 (sú z neho vyrobené potrubia, ktoré budú prevádzkované pri teplote nepresahujúcej 650 ° C).- М5М, Х5ВФ, 1 Х8ВФ, Х6СМ, 1 Х12Н2ВМФ (používa sa na výrobu výrobkov, ktoré sú v prevádzke určitý čas (500 - 600 ° C) (1000 - 10000 hodín)).
- 3Х13Н7С2 a 4Х9С2 (výrobky z nich úspešne fungujú na 850-950 ° С, preto sa z nich vyrábajú ventily motorových motorov vozidiel).
- 1H8VF (výrobky vyrobené z tejto ocele sú úspešne prevádzkované pri teplotách nie vyšších ako 500 ° C počas 10 000 hodín a dlhšie, najmä konštrukčné prvky parných turbín sú vyrobené z materiálu).
Základom martenzitickej štruktúry je perlit, ktorý mení stav, ak sa zvyšuje obsah chrómu v zložení materiálu. Perlitické triedy žiaruvzdorných a žiaruvzdorných ocelí, ktorými sú chróm-kremík a chróm-molybdén:
- H6S;
- H7SM;
- H6SM;
- H9S2;
- H10S2M;
- X13H7C2.
Aby sa získal z týchto ocelí materiál so štruktúrou sorbitolu, ktorý sa vyznačuje vysokou tvrdosťou (nie menej ako 25 HRC), najprv sa ochladzuje pri 950-1100 ° C a potom sa podrobí popúšťaniu.
Oceľové zliatiny s feritickou štruktúrou, z kategórie žiaruvzdorné, obsahujú 25-33% chrómu, ktorý určuje ich vlastnosti. Aby sa tieto ocele dostali do jemnozrnnej štruktúry, ich výrobky sa žíhajú. Táto kategória ocele zahŕňa: \ t
- 1 Х12СЮ;
- X17;
- H18SYU;
- 0H17T;
- H25T;
- X28.
Pri zahriatí na 850 ° C alebo viac sa zrno vnútornej štruktúry zväčšuje, čo zvyšuje krehkosť.
Vyrobené z žiaruvzdornej nehrdzavejúcej ocele:
- oceľový plech;
- Bezšvíkové rúry;
- chemického a potravinárskeho priemyslu.
Oceľ na báze feritu a martenzitu sa aktívne využíva pri výrobe výrobkov pre rôzne účely v strojárstve. Aj výrobky vyrobené z takých tepelne odolných zliatin boli už dlhšiu dobu úspešne prevádzkované pri teplotách do 600 ° C.
Najbežnejšie druhy žiaruvzdornej ocele: \ t
- H6SYU;
- 1H13;
- 1 H11MF;
- 1H12VNMF;
- 1 X12V2MF;
- 2 X12VMBFR.
Chróm v chemickom zložení týchto zliatin - 10-14%. Prísady, ktoré zlepšujú zloženie, tu - vanád, volfrám a molybdén.
Austeniticko-feritické a austenitické zliatiny ocele
Najvýznamnejšími vlastnosťami austenitických ocelí je, že ich vnútorná štruktúra je vytvorená v dôsledku niklu v ich zložení a tepelná odolnosť je spojená s chrómom.
V zliatinách tejto kategórie, ktoré sa vyznačujú nízkym obsahom uhlíka, niekedy existujú legujúce prvky titán a niób. Ocele, ktorých základom je vnútorná štruktúra austenitu, patria do kategórie nehrdzavejúcej ocele a pri dlhodobom vystavení vysokým teplotám (do 1000 ° C) dobre odolávajú tvorbe vodného kameňa.
Najbežnejšou oceľou s austenitickou štruktúrou je dnes kalenie disperzných zliatin. Na zlepšenie kvality sa pridávajú karbidové alebo intermetalické tvrdidlá.
Najobľúbenejšie značky, ktorých základom je vnútorná štruktúra austenitu:
- Disperzné kalenie X12H20T3R, 4H12N8G8MFB, 4H14N14V2M, 0H14N28V3T3YUR.
- Homogénne 1Х14Н16Б, 1Х14Н18В2Б, Х18Н12Т, Х18Н10Т, Х23Н18, Х25Н16Г7АР, Х25Н20С2.
Oceľové zliatiny na báze zmesi austenitu a feritu sa vyznačujú veľmi vysokou tepelnou odolnosťou, ktorá z hľadiska výkonu prevyšuje podobný parameter aj pri vysoko chrómových materiáloch. Charakteristiky tepelnej odolnosti sa dosahujú vďaka vysokej stabilite vnútornej štruktúry ocelí tejto kategórie. Výrobky z nich sú úspešne prevádzkované aj pri teplotách do 1150 ° C.
Žiaruvzdorné ocele s austeniticko-martenzitickou štruktúrou sa vyznačujú zvýšenou krehkosťou, preto nemôžu byť použité pri výrobe výrobkov, ktoré sú prevádzkované pri vysokom zaťažení.
Z žiaruvzdorných ocelí tejto kategórie sú vyrobené nasledovné položky: \ t
- Teplovzdorné rúry, dopravníky pre pece, nádrže na cementáciu (X20H14C2 a 0X20H14C2).
- Pyrometrické trubice (X23H13).
Žiaruvzdorné materiály
Oceľové zliatiny na báze žiaruvzdorných kovov sa používajú na výrobu výrobkov, ktoré sa prevádzkujú pri 1000–2000 ° C.
Žiaruvzdorné kovy, ktoré sú zahrnuté v chemickom zložení týchto ocelí, sa vyznačujú bodmi tavenia: \ t
Vzhľadom k tomu, že žiaruvzdorné ocele tejto kategórie majú vysokú teplotu prechodu do krehkého stavu, s ťažkým ohrevom, deformujú sa. Na zvýšenie tepelnej odolnosti týchto ocelí sa do ich zloženia zavádzajú špeciálne aditíva a na zvýšenie tepelnej odolnosti sú legované titánom, molybdénom, tantálom atď.
Najbežnejšie pomery chemických prvkov v žiaruvzdorných zliatinách:
- báza - volfrám a 30% rénia;
- 60% vanádu a 40% nióbu;
- báza - 48% železa, 15% nióbu, 5% molybdénu, 1% zirkónia;
- 10% volfrámu a tantalu.
Zliatiny na báze niklu a nikel so železom
Zliatiny na báze niklu (55% Ni) alebo vyrobené na základe zmesi so železom (65%) sú odolné voči vysokým teplotám. Základným legujúcim prvkom pre každú oceľ v tejto kategórii je chróm, ktorý je 14 - 23%.
Vysoká trvanlivosť a pevnosť sa udržujú pri zvýšených teplotách. Oceľové zliatiny na báze niklu majú tieto vlastnosti.
Najobľúbenejšie:
HN60V;- HN67VMTYU;
- HN70MVTYUB;
- HN70;
- HN77TYU;
- XH78T;
- HN78MTYU;
- XH78T.
Niektoré značky sú tepelne odolné kŕdle, iné sú odolné voči teplu. Pri zahrievaní sa na povrchu výrobkov z týchto zliatin objavuje oxidový film na báze hliníka a chrómu. V tuhých roztokoch štruktúry týchto kovov sa tvoria zlúčeniny niklu a hliníka alebo niklu a titánu, ktoré zaisťujú odolnosť materiálov voči vysokým teplotám. Podrobnejšie špecifikácie sú uvedené v špeciálnych adresároch.
Oceľ skupiny niklu sa vyrába: \ t
Prvky plynových štruktúr a komunikácií (KhN5VMTYU).- Konštrukčné prvky turbínových zariadení (ХН5ВТР).
- Konštrukčné prvky kompresorov - lopatky, disky (HN35VTYU).
- Rotory pre turbínové zariadenia (35NH35VT a 35NH35VMT).
Tepelne odolné značky sú tak schopné dlhodobo fungovať v podmienkach vysokých teplôt bez deformácií a odolávajú korózii plynu. Prostredníctvom zliatin rôznych prvkov dosahujú optimálne materiálové vlastnosti v závislosti od prevádzkových podmienok.