Жаропрочные стали

В настоящее время стали используются в самых разных условиях, связанных с нагревом и коррозией, как при статических, так и при динамических нагрузках, например, в клапанах авиационных двигателей, конвейерах печей, ретортах, установках крекинга нефти и газовых турбинах. Сталь хорошего качества важна в производстве всех деталей, поэтому важно правильно выбрать поставку металлопроката. Немаловажной является и быстрая доставка заказанного материала, «АНЭП-Металл» – универсальный поставщик металлопроката в России и странах СНГ. У компании есть свои крытые склады в 9 регионах России, поэтому они работают быстро, вплоть до доставки сложных заказов день в день. В наличии есть редкие и популярные позиции, в том числе и жаропрочные стали.

Для материала, используемого при повышенных температурах, необходимы три важных свойства:

1. Стойкость к окислению и образованию накипи.

2. Сохранение прочности при рабочей температуре.

3. Структурная стабильность в отношении карбидообразования, сфероидизации, сигма-образования и охрупчивания при отпуске.

Другие свойства также могут быть важны в конкретных применениях, таких как удельное сопротивление и температурный коэффициент для электрических целей, коэффициент расширения для конструкционных элементов и стойкость к проникновению продуктов сгорания во многих применениях в печах.

В случае сталей для газовых турбин необходимо учитывать дополнительные характеристики; внутренняя демпфирующая способность и усталостная прочность, чувствительность к надрезам и ударная вязкость (в горячем и холодном состоянии), характеристики механической обработки и сварки, особенно в связи с тем, что большие роторы, возможно, придется изготавливать из небольших секций, сваренных вместе.

Окалина, образующаяся на железе, пористая и плохо прилипает, но благодаря добавлению в сталь определенных элементов она покрывает весь металл и становится защитной. Обычно это хром, кремний и алюминий, и они характеризуются большим сродством к соединению с кислородом, но реакция быстро подавляется образованием инертных оксидных пленок.

Стойкость низкоуглеродистой стали к окислению значительно повышается за счет образования на поверхности алюминиево-железного сплава. Это делается путем нагревания до 1000°С в контакте с алюминиевым порошком (алитирование).

Улучшение сопротивления ползучести может быть достигнуто за счет

1. повышение температуры размягчения раствором легирующих элементов;

2. разумное использование дисперсионного твердения при рабочей температуре без чрезмерного старения. Затвердевание во второй фазе в решающей степени зависит от степени и однородности достигнутой дисперсии, а скорость ползучести связана с критическим диапазоном расстояния между частицами;

3. контролируемая степень упрочнения в соответствующих температурных диапазонах, что часто снижает степень первичной стадии ползучести;

4. вариации в процессе изготовления; раскислители и частицы на границе кристалла могут оказывать заметное влияние на свойства ползучести;

5. вакуумная плавка позволяет использовать выгодные композиции, которые невозможно расплавить обычными способами. Это также улучшает пластичность в поперечном направлении.

Механические свойства улучшаются за счет добавления различных элементов.

Благодаря кобальту, вольфраму и молибдену стали выдерживают действие отпуска. Высоколегированные аустенитные стали не имеют точек изменения и поэтому не упрочняются при охлаждении на воздухе, но их сопротивление износостойкости невелико. Достаточное количество таких элементов, как кремний и хром, повышает Ac, указывает на температуры выше тех, которые достигаются при эксплуатации, и предотвращает закалку стали на воздухе при охлаждении.

Стали с высоким содержанием никеля не следует применять при высоких температурах в контакте с газами, содержащими диоксид серы или другие соединения серы, так как образуются межкристаллитные пленки сульфида никеля.

В сталях с высоким содержанием хрома карбиды сливаются в крупные частицы, которые менее препятствуют росту зерен феррита при температурах выше 700°С. Чрезмерный рост зерна еще больше снижает ударную вязкость, которой обладают эти стали.

Рост зерен также происходит в аустенитных сталях при температуре выше 1000°C, но проблем не возникает, поскольку они остаются прочными и пластичными даже в крупнозернистом состоянии. При нагреве в интервале 500—900°С аустенитные стали выделяют карбиды по границам аустенита, в результате чего возможно развитие межкристаллитных трещин, если сталь подвергается длительному растяжению в этом интервале температур. При определенных составах как ферритные, так и аустенитные стали охрупчиваются за счет образования сигма-фазы.

Дата размещения: 14-02-2023, 18:47