Прилуки жароміцний (жаростійкий) лист, труба, круг 20Х23Н18 (AISI 309, AISI 310), жароміцна нержавіюча смуга, порізка та доставка, стрічка ХН78Т
Жароміцний сталевий лист - це спеціальний матеріал зі сталі, який має термостійкість та стійкість до корозії. Застосовується в металургії, хімічній, нафтовій та газовій промисловості, зокрема виробництво деталей двигунів, парових турбін, котлів та металургійних печей, оскільки не схильний до деформації та пошкодження при підвищених температурах.
Призначення
Нержавіючий жароміцний лист може бути основою для створення промислових та побутових (наприклад, лазневих) печей, камер згоряння, парових котлів. Він використовується для трубо- та паропроводів високого тиску.
Це заготівля для моторів, турбін, робочих поверхонь нагрівальної апаратури, важконавантажених механізмів. Йде також на різноманітні конструкції для космічної сфери, військової та ракетобудівної галузі.
Активно застосовується у будівництві, необхідний для оснащення хімічних та харчових підприємств, потрібен у машинобудуванні.
Властивості
Без втрати високих експлуатаційних характеристик працює у складних кліматичних чи температурних умовах, наприклад, при температурах понад 500 градусів за шкалою Цельсія.
Це зносостійкий хімічно-інертний матеріал, який не іржавіє. Листи міцні, стійкі до появи подряпин та тріщин. При нагріванні не виділяють токсичні речовини, можуть використовуватися повторно.
Випуск
Лист жароміцний відповідно до ГОСТ отримують шляхом поздовжньої прокатки заготовки на верстаті. Для сплаву підбирають оптимальне поєднання заліза, хрому, нікелю, титану та інших компонентів, що легують. Розрізняють тонкі та товсті листи.
Жароміцні сплави і сталі - матеріали, що працюють при високих температурах протягом заданого періоду часу в умовах складно-напруженого стану і мають достатній опір корозії в газових середовищах.
Жаростійкі сплави та сталі — матеріали, що працюють у ненавантаженому або слабко-навантаженому стані при підвищених температурах (понад 550 °C) і мають стійкість до корозії в газових середовищах.
Активний інтерес до подібних матеріалів став виявлятися наприкінці 30-х років XX століття, коли виникла потреба в матеріалах, здатних працювати при досить високих температурах. Це пов'язано з розвитком реактивної авіації та газотурбінних двигунів.
Основою жаростійких та жароміцних сплавів можуть бути нікель, кобальт, титан, залізо, мідь, алюміній. Найбільшого поширення набули нікелеві сплави. Вони можуть бути ливарними, деформованими та порошковими. Найбільш поширеними серед жароміцних є ливарні складнолеговані сплави на нікелевій основі, здатні працювати до температур 1050-1100 °C протягом сотень та тисяч годин при високих статичних та динамічних навантаженнях.
Основні типи
Найбільш поширені сплави на основі заліза. Це хромисті, хромонікелеві, а також хромомарганцеві сталі з молібденовими, титановими та вольфрамовими присадками. Також виготовляють сплави з такими легуючими елементами як алюміній, ніобій, ванадій, бір, але в менших кількостях.
У більшості випадків відсоток додавання присадок до сталі досягає від 15 до 50%.
Друга, дуже затребувана група - сплави на основі нікелю. Як присадка використовується хром. Жароміцність також підвищують добавки титану, церію, кальцію, бору та подібних до складу елементів. В окремих технологічних комплексах потрібні сплави на основі нікелю з молібденом.
До третьої групи відносяться термостійкі сплави на основі кобальту. Легуючими елементами для них є вуглець, вольфрам, ніобій, молібден.
Хімічний склад
Визначення хімічного складу жаростійких матеріалів – складний процес. Необхідно враховувати як основні легуючі елементи, а й те, що потрапляє у продукцію як домішки чи залишається у результаті хімічних реакцій, які відбуваються під час плавки.
Спеціально додані легуючі елементи вводяться для отримання необхідних технологічних, фізичних та механічних властивостей. А домішки і хімічні елементи, що утворилися при плавці, можуть погіршувати властивості високолегованого металу.
Для хромонікелевих сплавів та вогнетривких матеріалів на основі кобальту небезпечна присутність сірки понад 0,005%, слідів олова, свинцю, сурми та інших легкоплавких металів.
Структура та властивості
Жароміцність визначається як хімічним складом металів, а й формою, у якій домішки перебувають у сплаві. Наприклад, сірка у вигляді нікелю сульфідів знижує температуру плавлення. А та ж сірка, поєднана з цирконієм, церієм, магнієм утворює тугоплавкі структури. Великий вплив на жароміцність має чистота нікелю або хрому. Однак слід враховувати, що властивості сплавів варіюються залежно від технології, що застосовується.
Що впливає на жароміцність?
Жароміцний лист містить хром. Чим його більше, тим вища опірність до окислення. Нержавіюча сталь не піддається корозії, якщо в складі присутні 13% і більше хрому.
Титан, ніобій. Вонине дозволяють розвиватися інтеркристалічної корозії.
Загартування та охолодження на повітрі або у воді. Це покращує міцність нержавіючої сталі та опір до удару.
Класифікація жаростійких і жаростійких сплавів
Оскільки йдеться про жаростійкі і жароміцні сталі і сплави, то варто дати визначення термінам жароміцність, жаростійкість.
терміни та визначення
Жароміцність - здатність сталей і сплавів витримувати механічні навантаження при високих температурах протягом певного часу. При температурах до 600°З зазвичай застосовують термін теплостійкість. Можна дати суворіше визначення жароміцності.
Під жароміцністю також розуміють напругу, що викликає задану деформацію, що не призводить до руйнування, здатний витримати металевий матеріал у конструкції при певній температурі за заданий відрізок часу. Якщо враховуються час та напруга, то характеристика називається межею тривалої міцності; якщо час, напруга та деформація – межею повзучості.
Повзучість - явище безперервної деформації під впливом постійної напруги. Тривала міцність – опір матеріалу руйнуванню при тривалому впливі температури.
Жаростійкість характеризує опір металів та сплавів газової корозії при високих температурах.
Класифікація
Можна виділити кілька класифікацій сплавів та сталей, які працюють при підвищених та високих температурах.
Найбільш загальною є наступна класифікація жаростійких та жароміцних сталей та сплавів:
Теплостійкі сталі працюють у навантаженому стані при температурах до 600 ° С протягом тривалого часу. Прикладом є вуглецеві, низьколеговані та хромисті сталі феритного класу.
Жароміцні сталі і сплави - працюють у навантаженому стані при високих температурах протягом певного часу і мають при цьому достатню жаростійкість. Прикладами є стали аустенітного класу на хромонікелевих або хромонікельмарганцевих основах з різними легуючими елементами і сплави на нікелевій або кобальтовій основі.
Жаростійкі (окалиностійкі) сталі і сплави - працюють у ненавантаженому або слабонавантаженому стані при температурах вище 550 ° С і мають стійкість проти хімічного руйнування поверхні в газових середовищах. Як приклад можна навести хромокремністі сталі мартенситного класу, хромонікелеві аустенітні сталі, хромисті та хромоалюмінієві сталі феритного класу, а також сплави на основі хрому та нікелю.
Також існує класифікація за способом виробництва:
ливарні;
деформовані.
Види жароміцної сталі
Феритна - має невисокий вміст хрому (не більше 17%). Має середні показники корозійної стійкості. Погано обробляється.
Мартенситна - має низький вміст хрому та середнє вуглецю. Має посередню пластичність.
Мартенситно-феритна — має властивості феритного та мартенситного металу, через що отримала покращені характеристики.
Аустенітна — сталь із низьким вмістом вуглецю, має немагнітні властивості, містять нікель. Стійка до корозії при значних температурах та деформаціях.
Різновиди жаростійких та жаростійких матеріалів за структурними критеріями
Стан внутрішньої структури металів визначає тип сталей та сплавів.
Виділяється ряд категорій жароміцних сталевих матеріалів, виходячи із станів внутрішньої структури.
Аустенітний клас
Аустенітний клас формує внутрішню структуру завдяки великому процентному вмісту хрому та нікелю. Отримання стабільного аустеніту, гранецентрованої кристалічної решітки заліза, передбачає легування сталі нікелем. Жаростійкість визначається хромовими добавками.
Аустенітні сплави - високолеговані. Для цілей легування використовуються Nb (ніобій) та (Ti) титан для збільшення стійкості до корозії. Ця характеристика дозволяє зарахувати їх до групи стабілізованих. Корозійностійкі жароміцні сталі відносяться до важкообробних металів.
Коли температури підвищуються до значень, близьких до 1000 градусів С. і довго підтримуються, аустенітна нержавіюча сталь зберігає стійкість до утворення шару окалини, зберігаючи якість жаростійких матеріалів.
Часто зустрічаються на виробництві сплави аустенітного типу, що належать до дисперсійно-твердне підкласу. Якісні характеристики можуть покращуватися шляхом додавання різних елементів: карбідних, інтерметалевих зміцнювачів.
Ці елементи забезпечують деформаційно-термічне зміцнення завдяки посиленню аустенітної матриці дисперсійним твердінням.
Карбідоутворюючі елементи: ванадій-V, ніобій-Nb, вольфрам-W, молібден-Mo.
Інтерметаліди виходять завдяки додатковим добавкам хрому-Cr, нікелю-Ni та титану-Ti.
Сфера застосування
Експлуатуються різні жаростійкі марки сталі по-різному, багато в чому їх призначення визначають легуючі компоненти:
AISI 309 підходить для виробництва фрагментів пічного та конвеєрного обладнання;
AISI 310застосовується для виробництва транспортерів печей, ДВЗ та інших камер спалювання, турбін, дверей та моторів;
AISI 310S підходить для виготовлення обладнання, що використовується для транспортування газів за високої температури – це можуть бути системи Відвід вихлопних газів, газопроводи або турбіни;
AISI 314 використовується під час виробництва печей за рахунок максимальних тугоплавких властивостей.
Особливості матеріалів з жароміцними властивостями
Жароміцні сталі і сплави, як говорилося вище, здатні успішно експлуатуватися за умов постійного впливу високих температур, у своїй не виявляючи схильності до повзучості. Суть цього негативного процесу, якого схильні стали звичайних марок та інші метали, полягає в тому, що матеріал, на який впливають незмінна температура і постійне навантаження, починає повільно деформуватися, або повзти.
Повзучість, якої намагаються уникнути, створюючи жароміцні сталі і метали іншого типу, буває двох видів:
тривала;
короткочасна.
Для визначення повзучості сплавів у дослідницьких центрах використовують комплекс випробувальних машин
Щоб визначити параметри короткочасної повзучості, матеріали піддають спеціальним випробуванням, для чого їх поміщають у піч, нагріту до певної температури, і прикладають до них навантаження, що розтягує. Таке випробування проводиться протягом обмеженого часу.
Перевірити матеріал на його схильність до тривалої повзучості та визначити такий важливий параметр, як межа повзучості, за короткий проміжок часу не вдасться. Для цього випробовуваний виріб, поміщений у піч, необхідно піддавати тривалому навантаженню. Важливість такого показника, як межа повзучості матеріалу, полягає в тому, що він характеризує найбільшу напругу, яка призводить до руйнування розігрітого виробу після дії протягом певного проміжку часу.
Переваги, недоліки жаростійких та жароміцних сплавів
Переваги:
мають високу жароміцність;
мають добрі показники жаростійкості.
Недоліки:
сплави з вмістом хрому та особливо нікелю має високу вартість;
маючи у своєму складі велику кількість різних компонентів, досить трудомісткі у виробництві.
Найпопулярніші жаростійкі сплави
Аустенітні жаростійкі сплави стали затребуваними матеріалами на даний момент у цьому сегменті сталеваріння. Їх структура створюється за допомогою нікелю, що входить до складу, а жаростійкі якості забезпечуються наявністю хрому. Такі аустенітні марки добре протистоять появі окалини при температурах, що не перевищують тисячі градусів.
При виготовленні цього сплаву використовують два види ущільнювача: інтерметалічний або карбідний. Саме ці ущільнювачі забезпечують аустенітну сталь особливими властивостями, які так потрібні у різних сучасних виробництвах.
Найпопулярніші та актуальні сплави поділяються на дві групи:
дисперсійно-твердіючі (марки Х12Н20Т3Р, 0Х14Н28В3Т3ЮР, 4Х14Н14В2М, 4Х12Н8Г8МФБ – така сталь найкращий матеріал для виготовлення деталей турбін і клапанів двигунів);
гомогенні (марки Х25Н20C2, 1Х14Н16Б, Х23Н18, Х25Н16Г7АР, Х18Н10T, 1Х14Н18В2Б, Х18Н12T – дані марки використовуються для виробництва труб та арматури, які будуть працювати при великих навантаженнях).
Аустенітно-феритні сталі завдяки своєму сплаву зі стабільною будовою виявляють досить високу жароміцність. Подібні марки через свою крихкість не можна використовувати для виробництва навантажених деталей, але ці сплави добре показують себе при температурах, що сягають 1150°С.
