Жаропрочные сплавы сохраняют форму и структуру под воздействием температуры выше 550 градусов по Цельсию. Еще одно свойство этих материалов – устойчивость к газовой коррозии. Также они отличаются длительной прочностью и условным пределом ползучести.
Классификация жаропрочной стали.
Основой этого вида стали являются кобальт, никель, железо, титан. Она выплавляется при температуре до 1500 градусов по Цельсию с добавлением таких легирующих компонентов, как:
• кремний;
• алюминий;
• хром;
• никель.
Перечисленные компоненты при окислении образуют на поверхности изделия пленку, которая защищает от воздействия внешних разрушающих факторов.
Если в сплаве количество хрома варьируется от 5 до 8%, то его жаростойкость повышается до 750 градусов. Когда содержание этого легирующего элемента достигает 25%, то металл выдерживает воздействие температуры до 1100 градусов. При этом жаропрочные стали делятся на следующие виды:
• перлитные – характеризуются небольшим содержанием углерода, легируются ванадием, молибденом, хромом;
• мартенситные сплавы отличаются устойчивостью к кислотным и щелочным средам, а также влажности;
• аустенитные сплавы содержат минимальное количество углерода, большое количество легирующих добавок. Это дает сопротивление ползучести. Они хорошо свариваются, поддаются механической обработке;
• никелевые сплавы делятся на гомогенные и гетерогенные;
• ферритные – одним из основных компонентов является хром (его содержание достигает 30%);
• тугоплавкие – их основой является ванадий, вольфрам, ниобий.
Одним из наиболее жаропрочных материалов считается тантал. Он выдерживает до 3000 градусов по Цельсию.
Для изготовления жаропрочных сплавов металлов применяются различные виды термообработки, включая обжиг. В результате этого формируется мелкозернистая структура. Также выполняется закаливание при температуре более 1000 градусов Цельсия. Жаропрочность повышается и отпуском. Материал нагревается до определенной температуры (максимум 650 градусов) и остается медленно остывать. Это снижает хрупкость при сохранении прочности сплава, пластичности и вязкости. В зависимости от температуры нагрева, отпуск бывает низким, средним и высоким.
Недостатком жаропрочных сплавов является разрушение сварочных швов. Но эта проблема решается с помощью отпуска при определенной температуре. В результате медленного остывания из структуры материала удаляется углерод, что повышает прочность сварного шва.
Где используется жаропрочная сталь?
Сплавы, устойчивые к нагреву, применяются там, где производственные, технологические процессы протекают при температуре выше 350 градусов по Цельсию. Из них изготавливаются печи, котельное оборудование, турбины, элементы реактивных двигателей, например, клапаны и трубы для транспортировки нагретых до высокой температуры сред. К этому виду сортамента предъявляются повышенные требования, так как на него воздействует давление, он подвергается ударной нагрузке. Арматура производится, в основном, из гомогенных сплавов. Материалы востребованы в металлургии, машиностроении и приборостроении. Они отличаются высокими механическими, физическими и технологическими свойствами, считаются экономичными, так как длительное время выдерживают температурные нагрузки. Еще одно преимущество – низкая себестоимость, которая обеспечивается использованием дешевых легирующих добавок и современных способов производства.