Toplotno odporna kovina in toplotna odpornost
Neobremenjene strukture, ki delujejo pri temperaturi okoli 550 ° C v atmosferi oksidacijskega plina, so običajno narejene iz jekla, odpornega na toploto. Ti izdelki pogosto vključujejo dele ogrevalnih peči. Zlitine na osnovi železa pri temperaturah nad 550 ° C se aktivno oksidirajo, zato se na njihovi površini tvori železov oksid. Spojina z osnovno kristalno rešetko in pomanjkanje kisikovih atomov vodi do pojava krhkega obsega.
Za izboljšanje toplotne odpornosti jekla v kemijski sestavi so uvedeni:
- krom;
- silicij;
- aluminija.
Ti elementi, združeni s kisikom, prispevajo k nastanku zanesljivih, gostih kristalnih struktur v kovini, s čimer se izboljša sposobnost kovine za varen prenos povišane temperature.
Vrsta in količina zlitinskih elementov, vnesenih v zlitino na osnovi železa, je odvisna od temperature, pri kateri se izdelek uporablja. Najboljša odpornost na toploto v jeklih, katerih legiranje je bilo izvedeno na podlagi kroma. Najbolj znane blagovne znamke teh Silchromov:
- 15X25T;
- 08Х17Т;
- 36Х18Н25С2;
- Х15Х6СЮ.
S povečanjem količine kroma v sestavi toplotne odpornosti narašča. S kromom se lahko tvori vrste kovin, katerih izdelki ne bodo izgubili svojih prvotnih lastnosti tudi pri dolgotrajni izpostavljenosti temperaturam nad 1000 ° C.
Lastnosti toplotno odpornih materialov
Toplotno odporna zlitina in jeklo uspešno delujeta s stalno izpostavljenostjo visokim temperaturam, težnja po lezenju pa se ne pojavlja. Bistvo tega procesa, ki je izpostavljen razredom jekla in drugim kovinam, je, da se material, ki je izpostavljen konstantni temperaturi in stresu, počasi deformira ali vzklije.
Lezenje, ki se pri oblikovanju toplotno odpornih jekel in kovin druge vrste izogiba:
- dolgo;
- kratkoročno.
Za določitev parametrov kratkotrajnega lezenja so materiali podvrženi preizkusom: postavljeni so v peč, ki se segreje na želeno temperaturo, in nanesena natezna obremenitev za določen čas. V kratkem času ni mogoče preizkusiti materiala za težnjo k dolgoročni lezenju in ugotoviti, kakšna je njena meja. V ta namen je preskusni proizvod v peči podvržen neprekinjeni obremenitvi.
Pomen omejitve lezenja je, da označuje največji stres, ki vodi do uničenja segretega vzorca po izpostavitvi za določen čas.
Razredi toplotno odpornih in toplotno odpornih jekel
Po notranji strukturi so naslednje kategorije:
- martenzit;
- avstenitna;
- martenzitno-feritni;
- perlitno.
Toplotno odporno jeklo je lahko dveh vrst:
- feritne;
- martenzitno ali avstenitno-feritno.
Med jeklom s martenzitno strukturo je najbolj znano:
X5 (iz nje so izdelane cevi, ki bodo delovale pri temperaturi, ki ne presega 650 ° C).- H5М, Х5ВФ, 1 Х8ВF, Х6СМ, 1 Х12Н2ВМФ (uporabljajo se za izdelavo izdelkov, ki delujejo pri 500-600 ° C za določen čas (1000-10000 ur).
- 3H13Н7С2 in 4Х9С2 (izdelki iz njih uspešno delujejo pri 850-950 ° С, zato so izdelani ventili motorjev vozil).
- 1H8VF (izdelki, izdelani iz tega jekla, uspešno delujejo pri temperaturah, ki niso višje od 500 ° C, 10.000 ur in dlje; zlasti strukturni elementi parnih turbin so izdelani iz materiala).
Osnova martenzitne strukture je perlit, ki spremeni stanje, če se poveča vsebnost kroma v sestavi materiala. Perlitske vrste toplotno odpornih in toplotno odpornih jekel, ki so krom-silicij in krom-molibden:
- X6C;
- X7CM;
- X6CM;
- H9C2;
- X10C2M;
- X 13H7C2.
Za pridobitev iz teh materialov jekla s strukturo sorbitola, za katero je značilna visoka trdota (ne manj kot 25 HRC), najprej najprej pogasimo pri 950-1100 ° C in nato izpostavimo popuščanju.
Jeklene zlitine s feritno strukturo iz kategorije odporne na toploto vsebujejo 25-33% kroma, kar določa njihove lastnosti. Da bi ta jekla dobila drobnozrnato strukturo, se njihovi izdelki žarijo. Ta kategorija jekla vključuje: \ t
- 1 Х12С;;
- X17;
- H18SYU;
- 0X17T;
- X25T;
- X 28.
Ko se segreje na 850 ° C ali več, se zrno notranje strukture poveča, zaradi česar je krhkost višja.
Nerjaveče jeklo:
- jeklena pločevina;
- brezšivne cevi;
- agregati kemijske in živilske industrije.
Jeklo, ki temelji na feritu in martenzitu, se aktivno uporablja pri proizvodnji izdelkov za različne namene v strojništvu. Tudi proizvodi, izdelani iz takšnih toplotno odpornih zlitin, že dlje časa uspešno delujejo pri temperaturah do 600 ° C.
Najpogostejše vrste toplotno odpornega jekla:
- H6SYU;
- 1X13;
- 1 H11MF;
- 1H12VNMF;
- 1 X12V2MF;
- 2 X12VMBFR.
Krom v kemični sestavi teh zlitin - 10-14%. Zlitveni dodatki, ki izboljšujejo sestavo, tukaj - vanadij, volfram in molibden.
Avstenitno-feritne in avstenitne jeklene zlitine
Najpomembnejše značilnosti avstenitnih jekel so, da je njihova notranja struktura nastala zaradi njihove sestave niklja, odpornost na toploto pa je povezana s kromom.
V zlitinah te kategorije, za katere je značilna nizka vsebnost ogljika, včasih obstajajo legirni elementi titan in niobij. Jekla, katerih temeljna notranja struktura je avstenit, spadajo v kategorijo nerjavnega jekla in se pri dolgotrajni izpostavljenosti visokim temperaturam (do 1000 ° C) dobro upirajo nastajanju lestvice.
Najpogostejša jekla z avstenitno strukturo danes so trdovratne disperzijske zlitine. Za izboljšanje kakovostnih lastnosti dodamo karbidne ali intermetalne trdilce.
Najbolj priljubljene blagovne znamke, na podlagi katerih je notranja struktura avstenit:
- Disperzijsko utrjevanje X12H20T3R, 4H12N8G8MFB, 4H14N14V2M, 0H14N28V3T3YUR.
- Homogena 1H14N16B, 1Х14Н18В2Б, Х18Н12Т, Х18Н10Т, Х23Н18, Х25Н16Г7АР, Х25Н20С2.
Jeklene zlitine, ki temeljijo na mešanici avstenita in ferita, se odlikujejo po zelo visoki toplotni odpornosti, ki v smislu učinkovitosti presega podoben parameter tudi pri materialih z visokim kromom. Značilnosti toplotne odpornosti so dosežene zaradi visoke stabilnosti notranje strukture jekel te kategorije. Izdelki iz njih uspešno obratujejo tudi pri temperaturah do 1150 ° C.
Za toplotno odporna jekla z avstenitno-martenzitno strukturo je značilna povečana krhkost, zato jih ni mogoče uporabiti pri izdelavi izdelkov, ki delujejo pod visoko obremenitvijo.
Iz toplotno odpornih jekel te kategorije so izdelane naslednje postavke:
- Toplotno odporne cevi, transporterji za peči, cisterne za cementiranje (X20H14C2 in 0X20H14C2).
- Pirometrične cevi (X23H13).
Ognjevzdržni materiali
Jeklene zlitine na osnovi ognjevarnih kovin se uporabljajo za proizvodnjo izdelkov, ki delujejo pri 1000–2000 ° C.
Odporne kovine, ki so vključene v kemično sestavo takih jekel, so označene s tališčem:
Ker imajo ognjevarna jekla te kategorije visoko temperaturo prehoda v krhko stanje, pri močnem segrevanju se deformirajo. Da bi povečali toplotno odpornost takih jekel, se v njihovo sestavo vnesejo posebni dodatki, za povečanje odpornosti proti toploti pa se legirajo z titanom, molibdenom, tantalom itd.
Najpogostejša razmerja kemičnih elementov v ognjevzdržnih zlitinah:
- baza - volfram in 30% renija;
- 60% vanadija in 40% niobija;
- baza - 48% železa, 15% niobija, 5% molibdena, 1% cirkonija;
- 10% volframa in tantala.
Zlitine na osnovi niklja in nikelj z železom
Zlitine na osnovi niklja (55% Ni) ali na osnovi mešanice z železom (65%) so toplotno odporne z visoko toplotno odpornimi lastnostmi. Osnovni legirni element za katero koli jeklo v tej kategoriji je krom, ki je 14–23%.
Visoka trajnost in trdnost se vzdržuje pri povišanih temperaturah. Te lastnosti imajo jeklene zlitine na osnovi niklja.
Najbolj priljubljene:
HN60B;- HN67VMTYU;
- HN70MVTUB;
- HH70;
- HN77TYu;
- ХН78Т;
- HN78MTU;
- KhN78T.
Nekatere blagovne znamke so toplotno odporne jate, druge pa toplotno odporne. Pri segrevanju se na površini izdelkov iz teh zlitin pojavi oksidni film na osnovi aluminija in kroma. V trdnih raztopinah strukture teh kovin nastajajo spojine niklja in aluminija ali niklja in titana, kar zagotavlja odpornost materialov na visoke temperature. Podrobnejše specifikacije so podane v posebnih imenikih.
Jekla skupine niklja so izdelana:
Elementi plinskih struktur in komunikacij (KhN5VMTYU).- Strukturni elementi turbinskih naprav (ХН5ВТР).
- Elementi oblikovanja kompresorjev - rezila, diski (HN35VTYU).
- Rotorji za turbinsko opremo (ХН35ВТ и ХН35ВМТ).
Torej, toplotno odporne blagovne znamke lahko dolgo časa delujejo v pogojih visokih temperatur brez deformacij in se upirajo koroziji plina. Z zlitinami različnih elementov dosegajo optimalne lastnosti materiala, odvisno od pogojev delovanja.