Značilnosti toplotno odpornega jekla in toplotno odporne kovine

Toplotno odporna kovinska in toplotna odpornost

Raztovorjene strukture, ki delujejo pri temperaturi okoli 550 ° C v atmosferi oksidacijskega plina, so običajno izdelane iz toplotno odpornega jekla. Ti izdelki pogosto vključujejo podrobnosti o grelnih pečeh. Zlitine na osnovi železa pri temperaturi nad 550 ° C so aktivne za oksidacijo, zato na želeni površini tvori železov oksid. Povezava z elementarno kristalno mrežo in pomanjkanje atomov kisika povzroči nastanek lomnega krila.

Za izboljšanje toplotne upornosti jekla v kemični sestavi:

• krom;
• silicij;
• aluminij.

Ti elementi, ki povezujejo kisik, spodbujajo nastanek zanesljivih, gostih kristalnih struktur v kovini, zaradi česar se izboljša sposobnost kovine za preprosto prenavljanje povišane temperature.

Vrsta in število legiranih elementov, vnesenih v zlitino na osnovi železa, je odvisna od temperature, pri kateri se izdelek uporablja. Najboljša toplotna odpornost jekla, legiranje, ki je bila izvedena na osnovi kroma. Najbolj znane blagovne znamke teh silhromov so:

• 15X25T;
• 08X17T;
• 36H18N25S2;
• X15X6SO.

S povečanjem količine kroma v sestavi se toplotni upor povečuje. S kromom se lahko oblikujejo kovinski razredi, katerih izdelki ne bodo izgubili svojih prvotnih lastnosti in pri dolgotrajni izpostavljenosti temperaturam nad 1000 ° C.

Značilnosti toplotno odpornih materialov

Ognjevzdržna zlitina in jekla uspešno delujejo s stalnim učinkom visokih temperatur in težnja k lezenju se ne kaže. Bistvo tega procesa, na katerega so dovzetni navadni jekleni razredi in druge kovine, je, da se material, ki je podvržen stalni temperaturi in obremenitvi, počasi deformira ali stisne.

Creep, ki se mu pri izdelavi toplotno obstojnih jekel in kovin drugega tipa, se izognemo:

• dolgoročno;
• kratkoročno.

Za določitev parametrov kratkotrajnega lezenja se materiali preskusijo: dajo v pečico, segreto na želeno temperaturo, in zanje pride do natezne obremenitve. V kratkem času ni mogoče preverjati materiala, ki bi naklonjen dolgemu lezenju in ugotoviti, kakšna je njegova meja. V ta namen je preskusni izdelek v peči izpostavljen neprekinjenemu obremenitvi.

Pomembnost omejitve lezenja je, da označuje največji pritisk, ki vodi do uničenja segretega vzorca po izpostavitvi določenem času.

Toplotno obstojna in toplotno odporna jekla

Notranja struktura kategorije je naslednja:

• martenzit;
• austenit;
• martenzit-ferit;
• pearlitic.

Toplotno obstojna jekla lahko predstavljajo še dve vrsti:

• feritna;
• martenzitno ali avstenitno-feritno.

Med jekli z martenzitno strukturo so najbolj znane:

• X5 (izdelan je iz cevi, ki bo obratoval pri temperaturi, ki ne presega 650 ° C).
• H5M, H5VF, 1 H8VF, H6SM, 1 H12N2VMF (služijo za izdelavo izdelkov, ki delujejo pri 500-600 ° C za določen čas (1000-10000 ur).
• 3Х13Н7С2 и 4Х9С2 (izdelki iz njih se uspešno uporabljajo pri 850-950 ° С, zato iz njih opravljajo ventili motorjev vozil).
• 1X8VF (izdelki iz tega jekla se uspešno uporabljajo pri temperaturah, ki ne presegajo 500 ° C, 10.000 urah in dlje, še posebej pa so strukturni elementi parnih turbin izdelani iz materiala).

Osnova martenzitne strukture je perlit, ki spremeni stanje, če se vsebnost kroma poveča v sestavi materiala. Perlitne vrste toplotno obstojnih in toplotno obstojnih jekel, ki se nanašajo na kromov silicij in kromomolibden:

• X6C;
• X7SM;
• X6SM;
• X9C2;
• H10S2M;
• X 13H7C2.

Za pridobitev materiala s strukturo sorbitola visoke trdote (najmanj 25 HRC), se najprej ugasnejo pri 950-1100 ° C in nato kalijo.

Jeklene zlitine s feritno strukturo, iz kategorije toplotno odporne, vsebujejo 25-33% kroma, ki določa njihove značilnosti. Da se tem jeklom dajo drobnozrnata struktura, so izdelki iz njih žarjeni. Ta kategorija jekla vključuje:

• 1 X 12 Cu;
• X17;
• X18S03;
• 0X17T;
• Х25Т;
• X 28.

Ko se segrejejo na 850 ° C in več, se zrna notranje strukture ujame in tako poveča krhkost.

Iz toplotno odpornega nerjavnega jekla:

• najem tankih listov;
• brezšivne cevi;
• agregati kemične in živilske industrije.

Jeklo, ki temelji na feritu in martenzitu, se aktivno uporablja pri proizvodnji izdelkov za različne namene v inženirstvu. Izdelki iz takšnih visokotemperaturnih zlitin celo dokaj dolgotrajno uspešno delujejo pri temperaturah do 600 ° C.

Najpogostejše blagovne znamke podatkov za toplotno obstojna jekla so:

• X6SO;
• 1X13;
• 1 X11MF;
• 1Х12ВНМФ;
• 1 X12V2MF;
• 2 Х12ВМБФР.

Krom v kemični sestavi teh zlitin je 10-14%. Legirani dodatki, ki izboljšujejo sestavo, tukaj - vanadij, volfram in molibden.

Austenitsko-feritne in avstenitne jeklene zlitine

Najpomembnejše značilnosti avstenitnih jekel so, da je njihova notranja struktura nastala zaradi niklja v njihovi sestavi, toplotna odpornost pa je povezana s kromom.

V zlitinah te kategorije, za katere je značilna nizka vsebnost ogljika, so včasih prisotni titanovi in ​​niobijevi legirni elementi. Jeklo, katerega osnova je avstenit, je vključena v kategorijo nerjavečih in s podaljšano izpostavljenostjo visokim temperaturam (do 1000 ° C), so zelo odporne na tvorbo skale.

Najpogostejše jeklo danes z avstenitno strukturo so zlitine, ki so trdne disperzije. Da bi izboljšali kakovostne lastnosti, dodamo karbidne ali intermetalne utrjevalce.

Najbolj priljubljene blagovne znamke, osnova notranje strukture je avstenit:

• Disperzijsko kaljenje H12N20T3R, 4H12N8G8MFB, 4H14N14V2M, 0H14N28V3T3ÛR.
• Homogena 1H14N16B, 1H14N18V2B, H18N12T, H18N10T, H23N18, H25N16G7Ar, H25N20C2.

Jeklene zlitine na osnovi mešanice austenita in ferita se odlikujejo po zelo visoki toplotni upornosti, ki presega analogni parameter v parametrih tudi pri visokokromnih materialih. Značilnosti toplotne upornosti so dosežene in zaradi visoke stabilnosti notranje strukture jekel te kategorije. Izdelki iz njih se uspešno uporabljajo tudi pri temperaturah do 1150 ° С.

Za toplotno odporna jekla z avstenitno-martenzitno strukturo je značilna povečana krhkost, zato jih ni mogoče uporabiti pri proizvodnji izdelkov, ki se uporabljajo pri visoki obremenitvi.

Od toplotno obstojnih jekel te kategorije so izdelani izdelki takšnega označevanja:

• Toplotno odporne cevi, transporterji za peči, posode za uplinjanje (H20N14C2 in 0X20N14C2).
• Pirotehnične cevi (X23N13).

Ognjevzdržni materiali

Jeklene zlitine na osnovi ognjevzdržnih kovin se uporabljajo za izdelavo izdelkov, ki delujejo pri 1000-2000 ° C.

Ognjevzdržne kovine, ki so del kemične sestave teh jekel, so značilne za tališča:

Zaradi ognjevzdržnih jekel te kategorije imajo visoko temperaturo prehoda v krhko stanje, ko postanejo resno ogrevani, pride do njihove deformacije. Za povečanje toplotne upornosti takšnih jekel so v njihovo sestavo uvedeni posebni aditivi in ​​za izboljšanje odpornosti proti toploti legirani z titanom, molibdenom, tantalom itd.

Najpogostejši razmerji kemijskih elementov v ognjevzdržnih zlitinah:

• baza - volfram in 30% renij;
• 60% vanadija in 40% niobija;
• baza - 48% železa, 15% niobija, 5% molibdena, 1% cirkonija;
• 10% volframa in tantala.

Zlitine na osnovi niklja in niklja z železom

Zlitine na osnovi niklja (55% Ni) ali izdelane na osnovi mešanice z železom (65%) so toplotno odporne z lastnostmi visoke toplotne odpornosti. Osnovni zlitinski element za vsa jekla te kategorije je krom, ki vsebuje 14-23%.

Visoka vzdržljivost in trdnost se vzdržujejo pri povišanih temperaturah. Te lastnosti temeljijo na jeklenih zlitinah na osnovi niklja.

Najbolj priljubljeni:

• ХН60В;
• ХН67ВМТЮ;
• ХН70МТТЮБ;
• XH70;
• ХН77ТЮ;
• ХН78Т;
• ХН78МТЮ;
• ХН78Т.

Nekatere blagovne znamke so toplotno odporne jate, druge so toplotno odporne. Pri segrevanju na površini izdelkov iz teh zlitin se na osnovi aluminija in kroma oblikuje oksidna folija. V trdnih raztopinah strukture teh kovin se oblikujejo nikelj in aluminij ali nikelj in titanov spojine, kar zagotavlja odpornost materialov na visoke temperature. Podrobnejše specifikacije so navedene v posebnih referenčnih knjigah.

Iz jekla iz skupine niklja so narejeni:

• Elementi plinskih struktur in komunikacij (HN5VMTÛ).
• Konstruktivni elementi turbinskih naprav (HN5VTR).
• Konstruktivni elementi kompresorjev - rezila, diski (HN35VTÛ).
• Rotorji za opremljanje turbin (ХН35ВТ и ХН35ВМТ).

Torej, toplotno odporni razredi lahko dolgo časa delujejo pod visokimi temperaturami brez deformacije in upirajo plinsko korozijo. Z zlitinami različnih elementov se optimalne lastnosti materialov dosežejo glede na delovne pogoje.