Жаропрочная сталь до 1000 градусов: Марки жаропрочных сталей – подробное описание жаростойких сплавов + Видео

alexxlab | 12.01.1970 | 0 | Разное

Содержание

Жаростойкие и жаропрочные сплавы. Классификация, свойства, применение, химический состав, марки

Нихром

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Фехраль

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Нихром в изоляции

Продукция

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Титан

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Вольфрам

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Молибден

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Кобальт

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Термопарная проволока

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Провода термопарные

Продукция

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Никель

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Монель

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Константан

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Мельхиор

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Твердые сплавы

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Порошки металлов

Продукция

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Нержавеющая сталь

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Жаропрочные сплавы

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Ферросплавы

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Олово

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Тантал

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Ниобий

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Ванадий

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Хром

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Рений

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Прецизионные сплавы

Продукция

Описание

Магнитомягкие

Магнитотвердые

С заданным ТКЛР

С заданной упругостью

С высоким эл. сопротивлением

Сверхпроводники

Термобиметаллы

Жаростойкие и жаропрочные сплавы обладают высокой жаропрочностью и жаростойкостью, что определяет их применение в качестве конструкционных материалов для изготовления изделий с повышенными требованиями к механической прочности и коррозионной стойкости при высоких температурах. На странице представлено описание данных сплавов: свойства, области применения, марки жаростойких и жаропрочных сплавов, виды продукции.

Основные сведения о жаростойких и жаропрочных сплавах

Жаропрочные сплавы и стали - материалы, работающие при высоких температурах в течение заданного периода времени в условиях сложно-напряженного состояния и обладающие достаточным сопротивлением к коррозии в газовых средах.

Жаростойкие сплавы и стали - материалы, работающие в ненагруженном или слабо-нагруженном состоянии при повышенных температурах (более 550 °C) и обладающие стойкостью к коррозии в газовых средах.

Активный интерес к подобным материалам стал проявляться в конце 30-х годов XX века, когда появилась необходимость в материалах способных работать при достаточно высоких температурах. Это связано с развитием реактивной авиации и газотурбинных двигателей.

Основой жаростойких и жаропрочных сплавов могут быть никель, кобальт, титан, железо, медь, алюминий. Наиболее широкое распространение получили никелевые сплавы. Они могут быть литейными, деформируемыми и порошковыми. Наиболее распространенными среди жаропрочных являются литейные сложнолегированные сплавы на никелевой основе, способные работать до температур 1050-1100 °C в течение сотен и тысяч часов при высоких статических и динамических нагрузках.

Классификация жаропрочных и жаростойких сплавов

Поскольку речь идет о жаростойких и жаропрочных сталях и сплавах, то стоит дать определение терминам жаропрочность, жаростойкость.

Термины и определения

Жаропрочность - способность сталей и сплавов выдерживать механические нагрузки при высоких температурах в течение определенного времени. При температурах до 600°С обычно применяют термин теплоустойчивость. Можно дать более строгое определение жаропрочности.

Под жаропрочностью также понимают напряжение, вызывающее заданную деформацию, не приводящую к разрушению, которое способен выдержать металлический материал в конструкции при определенной температуре за заданный отрезок времени. Если учитываются время и напряжение, то характеристика называется пределом длительной прочности; если время, напряжение и деформация - пределом ползучести.

Ползучесть - явление непрерывной деформации под действием постоянного напряжения. Длительная прочность - сопротивление материала разрушению при длительном воздействии температуры.

Жаростойкость характеризует сопротивление металлов и сплавов газовой коррозии при высоких температурах.

Классификация

Можно выделить несколько классификаций сплавов и сталей, которые работают при повышенных и высоких температурах.

Наиболее общей является следующая классификация жаростойких и жаропрочных сталей и сплавов:

  • Теплоустойчивые стали - работают в нагруженном состоянии при температурах до 600°С в течение длительного времени. Примером являются углеродистые, низколегированные и хромистые стали ферритного класса.
  • Жаропрочные стали и сплавы - работают в нагруженном состоянии при высоких температурах в течение определенного времени и обладают при этом достаточной жаростойкостью. Примерами являются стали аустенитного класса на хромоникелевой или хромоникельмарганцевой основах с различными легирующими элементами и сплавы на никелевой или кобальтовой основе.
  • Жаростойкие (окалиностойкие) стали и сплавы - работают в ненагруженном или слабонагруженном состоянии при температурах выше 550°С и обладают стойкостью против химического разрушения поверхности в газовых средах. В качестве примера можно привести хромокремнистые стали мартенситного класса, хромоникелевые аустенитные стали, хромистые и хромоалюминиевые стали ферритного класса, а также сплавы на основе хрома и никеля.
Также существует классификация по способу производства:
  • литейные;
  • деформируемые.

Свойства жаростойких и жаропрочных сплавов

Для жаропрочных сплавов и сталей основным полезным свойством с практической точки зрения является способность материала выдерживать механические нагрузки в условиях высоких температур. Существуют различные схемы нагружения жаропрочных материалов: статические растягивающие, изгибающие или скручивающие нагрузки, термические нагрузки вследствие изменений температуры, динамические переменные нагрузки различной частоты и амплитуды, динамическое воздействие скоростных газовых потоков на поверхность. При этом указанные материалы должны выдерживать соответствующий тип нагружения.

Основным практически полезными свойствами жаростойких сталей и сплавов является коррозионная стойкость материала в газовых средах при высоких температурах.

В то же время, с точки зрения производства готовых изделий важную роль играют технологические свойства. При создании деформируемых сплавов необходимо обеспечить достаточную технологическую пластичность при обработке давлением, в том числе при температурах 700-800 °С, а литые сплавы должны иметь удовлетворительные литейные свойства (жидкотекучесть, пористость).

Марки жаропрочных и жаростойких сплавов

Жаропрочные стали и сплавы на никелевой основе

В настоящее время сплавы на никелевой основе имеют наибольшее значение в качестве жаропрочных материалов, предназначенных для работы при температурах от 700 до 1100°С.

Сплав ХН77ТЮР (ЭИ437Б и ЭИ437БУВД)
Химический состав по ГОСТ 5632-72, ТУ 14-1-402-72, % (по массе):

  • сплава ЭИ437Б - 19-22 Cr; 2,4-2,8 Ti; 0,6-1,0 Al;
  • сплава ЭИ437БУ - 19-22 Cr; 2,5-2,9 Ti; 0,6-1,0 Al;
Технологические данные:
  • сплав изготавливается в открытых дуговых или индукционных печах с применением вакуумного дугового переплава;
  • температура деформации - начало 1180 °С, ко­нец не ниже 900 °С, охлаждение после деформации иа воздухе;
  • рекомендуемые режимы термической обработки: ХН77ТЮР (ЭИ437Б) - нагрев до 1080 °С, выдержка 8 ч, охлаждение на воз­духе;
  • старение при 700 или 750 °С, выдержка 16 ч, охлаждение иа воздухе; ХН77ТЮР (ЭИ437БУ) - нагрев до 1080 °С, выдержка 8 ч, охлаждение на воздухе; старение при 750 или 775 °С, выдержка 16 ч, охлаждение на воздухе.

Сплав ХН70ВМТЮ (ЭИ617)
Химический состав по ГОСТ 5632-72, % (по массе): 13-16 Cr; 2-4 Мо; 5-7 W; 0,1-0,5 V; 1,8-2,3 Ti; 1,7-2,3 Al; ; остальное никель.

Технологические данные:

  • сплав изготавливается в дуговых и индукционных электропечах и с применением вакуумного дугового переплава;
  • температура деформации - начало 1160, конец выше 1000 °С, охлаждение после деформации иа воздухе;
  • рекомендуемые режимы термической обработки: нагрев до 1190±10 °С, выдержка 2 ч, охлаждение на воздухе; нагрев до 1050 °С, выдержка 4 ч, охлаждение на воздухе; старение при 800 °С в течение 16 ч, охлаждение на воздухе;
  • нагрев до 1180 °С, выдержка 6 ч, охлаждение на воздухе; нагрев до 1000 °С, охлаждение с печью до 900 °С, выдержка 8 ч, охлаждение на воздухе; старение при 850 °С в течение 15 ч, охлаждение на воздухе.

Жаростойкие стали и сплавы на основе никеля и железа

Основными жаростойкими материалами, которые используют в газовых турбинах, печах и различного рода высокотемпературных установках с рабочей температурой до 1350 °С, являются сплавы на основе железа и никеля. Высокое сопротивление окислению сталей и сплавов связано в первую очередь с большим количеством хрома, входящего в состав сплавов. Например, максимальное содержание хрома (по массе) в количестве 26-29 % имеет сплав на основе никеля ХН70Ю.

Сплав ХН70Ю (ЭИ652)
Химический состав по ГОСТ 5632-72, % (по массе): 26-29 Cr; 2,8-3,5 Al;

Технологические данные:

  • сплав выплавляется в открытых дуговых или индукционных электропечах;
  • температура деформации - начало 1180, конец выше 900 °С, охлаждение после деформации на воздухе;
  • рекомендуемый режим термической обработки - нагрев до 1100-1200 °С, выдержка 10 мин, охлаждение на воздухе;
  • сварка сплава в тонких сечениях может производиться всеми видами сварки;
  • сплав обладает способностью к глубокой вытяжке, предельный коэффициент вытяжки K = D / (d + s) = 2,17, где D - диаметр заготовки; d - диаметр пуансона; s - толщина стенки в мм.
Сплав ХН78Т (ЭИ435)
Химический состав по ГОСТ 5632-72, % (по массе): 19-22 Cr;

Технологические данные:

  • сплав выплавляется в открытых дуговых или индукционных электропечах;
  • температура деформации - начало 1160, конец не ниже 950 °С, охлаждение после деформации на воздухе;
  • рекомендуемый режим термической обработки - нагрев до 980-1020 °С, охлаждение на воздухе или в воде;
  • сварка сплава может производиться всеми видами сварки;
  • сплав обладает способностью к глубокой вытяжке при штамповке.
Сплав ХН60ВТ (ЭИ868)
Химический состав по ГОСТ 5632-72, % (по массе): 23,5-26,5 Cr; 13-16 W;

Технологические данные:

  • сплав выплавляется в открытых дуговых или индукционных электропечах;
  • температура деформации - начало 1180, конец не ниже 1050 °С, охлаждение после деформации на воздухе;
  • рекомендуемый режим термической обработки - нагрев до 1150-1200 °С, выдержка листа 10 минут, прутков 2-2,5 часов, охлаждение на воздухе;
  • сварка сплава может производиться всеми видами сварки;
  • сплав обладает способностью к глубокой вытяжке, предельный коэффициент вытяжки составляет 2,06.
Сплавы ХН65МВ (ЭП567), ХН65МВУ (ЭП760) (хастеллой)
Химический состав по ГОСТ 5632-72, % (по массе): 14,5-16,5 Cr; 15-17 Mo; 3-4,5 W;

Полуфабрикаты из указанных сплавов подвергаются термической обработке, которая заключается в закалке при температуре 1050-1090 °С и последующем охлаждении в воде.

Применяются для сварки конструкций, работающих при повышенных температурах в достаточно агрессивных средах (серная, уксусная кислота, хлориды и др.).

Высоколегированные стали

Сталь СВ-06Х15Н60М15 (ЭП367)
Химический состав по ГОСТ 2246-70, % (по массе): 14-16 Cr; 14-16 Mo;

Указанная сталь не относится к категории жаропрочных или жаростойких, но используется для сварки конструкций из таких сплавов. Она применяется для сварки деталей из сплавов на никелевой основе, например, ХН78Т, ХН70ВМЮТ и подобных, а также для сварки разнородных металлов, например, хромистых сталей со сплавами на никелевой основе. Помимо сварки может осуществляться наплавка.

Достоинства / недостатки жаростойких и жаропрочных сплавов

    Достоинства:
  • обладают высокой жаропрочностью;
  • имеют хорошие показатели жаростойкости.
    Недостатки:
  • сплавы с содержанием хрома и особенно никеля имеет высокую стоимость;
  • имея в своем составе большое количество различных компонентов, достаточно трудоемки в производстве.

Области применения жаропрочных И жаростойких сплавов

Указанные материалы применяются при изготовлении деталей ракетно-космической техники, в газовых турбинах двигателей самолетов, кораблей, энергетических установок, в нефтехимическом оборудовании. К таким деталям можно отнести рабочие лопатки, турбинные диски, кольца и другие элементы газовых турбин, а также камеры сгорания, узлы деталей печей и прочих изделий, длительно работающих при повышенных температурах. Диапазон рабочих температур, как правило, составляет 500-1350 °С. Полуфабрикаты из некоторых сплавов используются в качестве присадочного материала при сварке.

Продукция из жаростойких и жаропрочных сплавов

Жаропрочная сталь

Жаропрочная сталь предназначается для длительной эксплуатации под воздействием высоких температур или постоянного электрического напряжения. Материал изготавливается таким способом, чтобы, несмотря на постоянное негативное воздействие, не подвергаться деформации и сохранять свои первоначальные свойства. Данный вид стали характеризуется двумя основными показателями - длительной прочностью и ползучестью. Д


Длительная прочность подразумевает способность материала противостоять негативному внешнему воздействию в течение длительного периода времени. Ползучесть жаропрочной стали означает действие непрерывной деформации материала при работе в неблагоприятных условиях. Это очень важный показатель, от которого зависит возможность применения той или иной марки на определенном производстве. Ползучесть указывается как предельно допустимый процент деформации за отведенный срок эксплуатации. Она составляет от 5% на 100 часов до 1% на 100000 часов.

 

Марки жаропрочной стали

 

Согласно ГОСТу 5632-72 жаропрочная сталь не должна содержать примесей свинца, сурьмы, висмута, олова и мышьяка. Это связано с тем, что часть из указанных металлов имеет небольшую температуру плавления, и их наличие в структуре материала может негативно сказаться на его жаростойких свойствах. А другие элементы из списка при нагревании выделяют негативные вещества, опасные дл жизни и здоровья человека, поэтому их присутствие в сплаве крайне нежелательно.


Жаропрочные стали и сплавы изготавливаются на основе железа с добавлением других металлов. Способность противостоять высоким температурам достигается при помощи добавления хрома и никеля. Содержание других металлов в сплаве незначительно. Марки жаропрочной стали различаются по процентному соотношению различных составляющих в структуре материала. Сталь P-193 содержит до 1% углерода, не более 0,6% марганца и кремния, по 30% никеля и хрома, около 2% титана.

 

 

Марка тинидур состоит из 0,13% углерода, 1% марганца и кремния, 31% никеля, 16% хрома, 0,2% алюминия. Сталь А286 имеет структуру: 0,05% углерод, 1,35% марганец, 0,55% кремний, 25% никель, 15% хром, 1,25% молибден, 2% титан, 0,2% алюминий. Материал DVL42 содержит 0,1% углерода, до 1% марганца, 0,8% кремния, 33% никеля, 23% кобальта, 16% хрома, 5% молибдена, 1,7% титана.


Похожий состав и у марки DVL52, только вместо титана она содержит 4,5% тантала. Вещество хромадур состоит из 0,11% углерода, 18% марганца, 0,62% кремния, 12,5% хрома, 0,75% молибдена, 0,65% ванадия и 0,2% азота. Оставшаяся часть во всех марках приходится на железо. Все перечисленные марки жаропрочной нержавеющей стали производятся по одинаковой технологии. Различаются лишь компоненты и их доля в общей массе сплава.

 

Производство и обработка жаропрочной стали

 

Выплавка термостойкой стали требует особых условий, которые не нужны при производстве стандартных марок. В составе сплава должно быть предельно низкое содержание углерода, чтобы обеспечить продукции требуемый уровень прочности. Поэтому кокс не годится для топки печей. В качестве топлива используется газообразный кислород. Это позволяет быстро нагревать металл до высокой температуры, необходимой для плавления.


Производят жаропрочные нержавеющие стали в основном из вторичного сырья. При этом сталь и хром кладут в печь одновременно. Сжигаемый кислород быстро разогревает металл до температуры плавления, при этом в процессе происходит окисление выделяющегося углерода, который как раз и необходимо убрать из состава стали. Для защиты хрома от окисления добавляют небольшое количество кремния. Никель добавляют в завалку уже после начала процесса плавления. Остальные примеси присаживают в самом конце процедуры. Протекает процесс плавления при температуре около 1800 градусов по Цельсию.

 

 

 

Обработка жаропрочной стали производится специальными твердыми резцами, изготовленными из металлов кобальто-вольфрамовой группы. В остальном технология мало чем отличается от обработки стандартных марок. Используются те же самые токарно-винторезные станки, применяются штатные смазочно-охлаждающие жидкости. В правила техники безопасности также не вносится новых пунктов.

 

 

Сварка жаропрочной стали производится дуговым или аргоно-дуговым методом. Перед началом процедуры обе соединяемые детали должны обязательно пройти процесс закалки, который состоит в нагревании металла до температуры 1000-1100 градусов по Цельсию, а затем мгновенном охлаждении. Данная манипуляция позволит избежать микро и макротрещин во время сварочных работ. Очень важно, чтобы сварочный шов по своим характеристикам не уступал основному материалу, иначе это может стать серьезной проблемой во время эксплуатации.

 

Применение жаропрочной стали

 

Применяется жаропрочная сталь в тех случаях, когда работа подразумевает постоянные тепловые нагрузки на деталь. В первую очередь материал используется для изготовления различных печей. Он значительно продлевает долговечность устройства и способен выдерживать несколько десятков тысяч производственных циклов. Такой подход позволяет снизить себестоимость продукции.

 

 

Аустенитные жаропрочные стали применяются при изготовлении роторов, турбинных лопастей, двигательных клапанов. Их особенностью является не только хорошая сопротивляемость высоким температурам, но и повышенная стойкость к вибрационному и ударному воздействию. Коррозионностойкая жаропрочная сталь используется в основном для изготовления объектов, которые эксплуатируются на улице или в условиях повышенной влажности. Ее особенностью является высокое содержание хрома в сплаве, который и позволяет эффективно бороться с окислением и другими негативными воздействиями окружающей среды.

 

 

Высоколегированная жаропрочная сталь является материалом для изготовления теплообменных труб, реакторов, паровых установок. Она предназначается для работы с постоянно высокими температурами (300-700 градусов по Цельсию) в течение продолжительного периода. Листовая жаропрочная сталь является базовой заготовкой для производства различных устройств. Из нее можно изготавливать котлы, использовать в качестве внутреннего материала для печей, вырезать из листа детали разнообразной формы.

 

 

Рабочая температура нержавеющей стали, температура применения жаропрочных сталей и сплавов

Представлены таблицы значений максимальной рабочей температуры стали (нержавеющей, жаропрочной и жаростойкой) распространенных марок при различных сроках эксплуатации. Указана также температура, при которой сталь начинает интенсивно окисляться на воздухе.

Таблицы позволяют подобрать необходимую марку нержавеющей стали или сплава на железоникелевой основе под определенные условия эксплуатации и заданный срок службы.

В первой таблице приведена рабочая температура (максимальная температура применения) нержавеющих сталей и сплавов на железоникелевой и никелевой основах, предназначенных для работы в окислительной среде от 50 до 100 тысяч часов.

По данным таблицы видно, что при сверхдлительной эксплуатации максимальная рабочая температура рассмотренных марок стали не превышает 850°С (нержавеющая сталь 05ХН32Т), а «запас» до температуры интенсивного окалинообразования составляет от 200 до 500 градусов.

Температура применения стали при сверхдлительной эксплуатации (до 100 тыс. часов)
Марка стали или сплаваМаксимальная температура применения, °СТемпература начала интенсивного окалинообразования на воздухе, °С
05ХН32Т (ЭП670)8501000
08Х15Н24В4ТР (ЭП164)700900
08Х16Н13М2Б (ЭИ680)600850
09X16Н4Б (ЭП56)650850
09Х14Н19В2БР (ЭИ695Р)700850
09Х14Н19В2БР1 (ЭИ726)700850
09Х16Н15М3Б (ЭИ847)350850
12X13550750
12Х18Н10Т600850
12Х18Н12Т600850
12Х18Н9Т600850
12ХН35ВТ (ЭИ612)650850…900
13Х14Н3В2ФР (ЭИ736)550750
15Х11МФ580750
16X11Н2В2МФ (ЭИ962А)500750
18Х11МНФБ (ЭП291)600750
18Х12ВМБФР (ЭИ993)500750
20Х12ВНМФ (ЭП428)600750
20Х13500750
31Х19Н9МВБТ (ЭИ572)600800
55Х20Г9АН4 (ЭП303)600750
ХН65ВМТЮ (ЭИ893)8001000
ХН70ВМЮТ (ЭИ765)7501000
ХН80ТБЮ (ЭИ607)7001050

Во второй таблице представлена максимальная рабочая температура стали при длительной эксплуатации длительностью до 10 тысяч часов. По значениям температуры в таблице видно, что при менее длительном применении стали возможно увеличение ее рабочей температуры. При этом «запас» до температуры интенсивного окалинообразования уменьшается.

Например, максимальная рабочая температура нержавеющей стали 12Х18Н9Т при длительной эксплуатации на 200 градусов выше, чем при сверхдлительной. Эта сталь может применяться при температуре до 800°С в течении 10 тысяч часов.

Максимальная рабочая температура из приведенных в таблице марок соответствует стали 10ХН45Ю — она может использоваться при 1250…1300°С.

Температура применения стали при длительной эксплуатации (до 10 тыс. часов)
Марка стали или сплаваМаксимальная температура применения, °СТемпература начала интенсивного окалинообразования на воздухе, °С
03X21Н32М3Б (ЧС33)550…750
03X21Н32М3БУ (ЧС33У)550…750
05Х12Н2М550
07Х15Н30В5М2 (ЧС81)850
08Х16Н11М3600
08X18Н10800850
08Х18Н10Т (ЭИ914)800850
09X18Н9550
10Х18Н9550
10Х23Н1810001050
10ХН45Ю (ЭП747)1250…1300
11Х11Н2В2МФ (ЭИ962)600750
12Х18Н9800850
12Х18Н9Т800850
12Х18Н10Т800850
12Х18Н12Т800850
12Х25Н16Г7АР (ЭИ835)10501100
12ХН38ВТ (ЭИ703)10001050
13Х11Н2В2МФ (ЭИ961)600750
14Х17Н2 (ЭИ268)400800
15Х12ВНМФ (ЭИ802)780950
16X11Н2В2МФ (ЭИ962А)600750
20Х23Н13 (ЭИ319)10001050
20Х23Н18 (ЭИ417)10001050
20Х25Н20С2 (ЭИ283)10501100
36Х18Н25С210001100
37Х12Н8Г8МФБ (ЭИ481)630750
40Х9С2650850
40X10С2М (ЭИ107)650850
45Х14Н14В2М (ЭИ69)650850
45Х22Н4М3 (ЭП48)850950
ХН33КВЮ (ВЖ145, ЭК102)1100
ХН45МВТЮБР (ВЖ105, ЭП718)700
ХН54К15МБЮВТ (ВЖ175)750
ХН55К15МБЮВТ (ЭК151)750
ХН55МВЦ (ЧС57)950
ХН55МВЦУ (ЧС57У)950
ХН56К16МБВЮТ (ВЖ172)900
ХН56КМЮБВТ (ЭК79)750
ХН58МБЮ (ВЖ159, ЭК171)1000
ХН59КВЮМБТ (ЭП975)850
ХН60ВТ (ЭИ868, ВЖ98)10001100
ХН60Ю (ЭИ559А)12001250
ХН62БМКТЮ (ЭП742)750
ХН62ВМЮТ (ЭП708)900
ХН62МВКЮ (ЭИ867)8001080
ХН67МВТЮ (ЭП202)8001000
ХН68ВМТЮК (ЭП693)950
ХН69МБЮТВР (ВЖ136, ЭК100)650
ХН70ВМТЮ (ЭИ617)8501000
ХН70ВМТЮФ (ЭИ826)8501050
ХН70Ю (ЭИ652)11001250
ХН73МБТЮ (ЭИ698)7001000
ХН75ВМЮ (ЭИ827)8001080
ХН75МБТЮ (ЭИ602)10501100
ХН78Т (ЭИ435)11001150

В третьей таблице указана максимальная рабочая температура нержавеющей стали при кратковременной эксплуатации (до 1000 часов). При таких сроках эксплуатации сталь и жаропрочные сплавы могут иметь рабочую температуру на 50…100 градусов выше, чем при длительной работе (до 10 тыс. часов).

Например, жаропрочный сплав ХН62МВКЮ при кратковременной эксплуатации может применяться при температурах до 900°С, а при длительной эксплуатации — только до 800°С.

Температура применения стали при кратковременной эксплуатации (до 1000 часов)
Марка стали или сплаваМаксимальная температура применения, °СТемпература начала интенсивного окалинообразования на воздухе, °С
08X13 (ЭИ496)650750
08ХН35ВТЮ (ЭИ787)750900
10Х11Н20Т2Р (ЭИ696А)700850
10Х11Н20Т3Р (ЭИ696)700850
10X11h33T3MP (ЭП33)700850
40X15Н7Г7Ф2МС (ЭИ388)650800
ХН55ВМТКЮ (ЭИ929)9501050
ХН55МВЮ (ЭП454)900*1080
ХН56ВМКЮ (ЭП109)9501050
ХН56ВМТЮ (ЭП199)8001050
ХН57МТВЮ (ЭП590)850*1000
ХН60ВТ (ЭИ868, ВЖ98)10001100
ХН62МВКЮ (ЭИ867)9001080
ХН70МВТЮБ (ЭИ598)8501000
ХН70Ю (ЭИ652)12001250
ХН75ВМЮ (ЭИ827)8501080
ХН77ТЮР (ЭИ437Б)7501050
ХН77ТЮРУ (ЭИ437БУ)7501050
*— температура ограниченной эксплуатации стали (до 100 часов)

Источники:

  1. Журавлев В. Н., Николаева О. И. Машиностроительные стали. Справочник. Изд. 3-е — М.: Машиностроение, 1981. — 391 с.
  2. ГОСТ 5632-2014 Легированные нержавеющие стали и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки.

Жаростойкая нержавеющая сталь – какая бывает и где применяется

Сделать заказ можно по телефону

Наши специалисты с радостью вам помогут

+7 495 775-50-79

Для стали есть два основополагающих параметра, которые определяют ее устойчивость к высоким температурам – жаропрочность и жаростойкость. Несмотря на то что параметры созвучны они отражают различные свойства материалов.

  • Жаростойкая нержавеющая сталь – это материал способный противостоять образованию коррозии и окалины при температурах более 500 градусов Цельсия. Высокое процентное содержание легирующих примесей связывает атомы железа и не дает распространяться процессу окисления.

  • Жаропрочная нержавеющая сталь – этот материал способен не подвергаться пластической деформации под действием высоких температур.

Если необходима максимальная жаростойкость конструкции, то для ее изготовления применяется жаростойкая нержавеющая сталь с высоким процентным содержанием хрома.

Какие жаростойкие нержавеющие стали встречаются

В зависимости от содержания легирующих примесей жаростойкие стали могут классифицироваться как:

  • Хромистые;
  • Хромоникелевые;
  • Хромокремнистые;

При этом содержание примесей легирующих элементов в нержавеющем металле можно определить по его маркировке. Например, сталь нержавеющая 12Х18Н10Т содержит:

  • 12 сотых долей процента углерода;
  • 18 сотых долей процента хрома;
  • 10 сотых долей процента никеля;
  • Менее 1 сотой доли процента титана.

Где применяются жаропрочные нержавеющие стали

Самые распространенные из нержавеющих жаропрочных материалов с высоким содержанием хрома могут выдерживать температуры выше 1000 градусов если на них не воздействуют механические нагрузки. Основное применение материал нашел для изготовления конструкций эксплуатирующийся при температуре +18 градусов и выше.

Хромокремнистые нержавеющие стали с добавлением большого процента молибдена, применяются для изготовления впускных клапанов системы двигателей внутреннего сгорания. Применяются как для дизельных агрегатов, так и для высокооктановых авиационных моторов.

Хромоникелевые сплавы применяются для изготовления механизмов, работающих при небольших нагрузках. Максимальная жаростойкость материала составляет 900-1050 градусов Цельсия. Сплавы делятся на две основные категории – ферритные и аустенитные. Первые являются наиболее хрупкими и не выдержив/products/stainless-sheets/">нержавеющие листы, трубы, арматуру к ним.


Жаропрочная сталь: классы, характеристики, методы производства

Жаропрочная сталь используется в режиме повышенных температур в течение долгого времени в сложно напряженном состоянии. Необходимо проводить различение между жаропрочными и жаростойкими сталями. Последние выделяются большой антикоррозионностью при температурных условиях, превышающих 550 гр. Цельсия в среде, содержащей агрессивные газы. Иными словами, жаростойкость – это качество, которое связано с устойчивостью к окислению. Жаропрочность – качество, которое позволяет выдерживать деформационные воздействия, когда материалы находятся в условиях повышенной температуры и нагрузок напряжения.

Характеристики жаропрочных материалов

Главный параметр жаропрочных металлов – возможность противостоять механическим напряжениям и нагружению при нагревании до высоких значений, не разрушаясь и не деформируясь.

Способы нагружения, которые испытывают металлы:

  • Нагрузки растягивания в статическом состоянии.
  • Нагрузки посредством изгибания и скручивания.
  • Температурные, предполагающие различные режимы нагрева.
  • Переменные нагрузки динамического характера.
  • Нагружения, оказываемые посредством направления потоков газов на металл.

Жаростойкие металлические материалы отличаются еще и повышенной антикоррозионностью и стойкостью к факторам окисления в условиях повышенных термических воздействий.

Технологический параметр ползучести

Наиболее значимая характеристика в технологических процедурах, где присутствуют жаропрочные стали, — это ползучесть. Эта характеристика свойственна любым твердым телам: кристаллическим и аморфным.
Для металлических материалов она выражается в медленных и постепенных пластических деформационных процессах, происходящих под влиянием неизменяемой нагрузки. Чем меньше скорость деформирования и ниже скорость ползучести, тем более высоко можно оценить жаропрочность металла, если напряжение и температурный режим остаются постоянными и заданными.

Характеристики ползучести могут различаться по критерию временной длительности.
Соответственно этому ползучесть бывает

  • Длительной. Характеристики этого вида ползучести определяются нагрузками на жаропрочную сталь для печи, которые продолжаются долгое время. Наибольшее напряжение за период времени, которое разрушает разогретый материал, определяет предел ползучести.
  • Кратковременной. Испытания для ее определения проводят в печи, которую нагревают до определенного уровня, и оказывают на металл растягивающую нагрузку в течение короткого времени.

Ползучесть описывается определенным графиком кривой, на котором прослеживаются различные стадии. Высокое сопротивление ползучести — один из факторов жаропрочности.
Предел ползучести – это уровень напряжения, при котором за время, специально заданное, достигается определенная деформация.
Эти расчеты принимаются во внимание в различных видах машиностроения: в авиационном моторостроении за такое время принимается величина 100-200 часов.
Жаропрочностью отличаются сплавы, содержащие Cr и Ni (хромоникелевые), а также содержащие Cr, Ni, Mn (хромоникелевомарганцевые). Эта характеристика проявляется следующим образом: при нагревании они не демонстрируют качество ползучести.

Варианты производства жаропрочных материалов

Изготавливается жаропрочная сталь, проходя предварительную термическую обработку. Применяются процедуры легирования такими элементами, как Cr, добавления Mo, Ni, Ti и иных легирующих компонентов.

Хром – Cr -увеличивает жаростойкость, повышает коррозионную стойкость.

Никель – Ni – повышает свариваемость.

Молибден – Mo – увеличивает термические показатели рекристаллизации.

Титан – Ti – повышает прочность, она удерживается в течение большого временного периода, и эластичность.

Классификация материалов жаропрочных и жаростойких

Среди всех железосодержащих материалов, ориентированных в эксплуатации на повышенный температурный режим, выделяются 3 основных класса:


Вид материала

Уровень нагруженности

Термические условия
ТеплоустойчивыеСостояние в условиях нагрузкиДо 600 градусов Цельсия долгое время
ЖаропрочныеСостояние нагруженноеВысокие показатели температуры
Жаростойкие
(окалиностойкие)
Ненагруженное, слабонагруженное состояниеТемпература более 550 гр. Цельсия

Сплавы различаются по технологическим характеристикам, и это предопределяет взаимодействие с различными вариантами производства. По этому критерию они бывают

  • Литейными. Идут на изготовление фасонных отливок.
  • Деформируемыми. Получаются в виде слитков, затем обрабатываются с помощью ковки, прокатываются, штампуются, используется волочение и другие способы.

Разновидности жаропрочных и жаростойких материалов по структурным критериям

Состояние внутренней структуры металлов определяет тип сталей и сплавов.

Выделяется ряд категорий жаропрочных стальных материалов, исходя из состояний внутренней структуры.

Аустенитный класс

Аустенитный класс формирует внутреннюю структуру благодаря большому процентному содержанию хрома и никеля. Получение стабильного аустенита, гранецентрированной кристаллической решетки железа, предполагает легирование стали никелем. Жаростойкость определяется хромовыми добавками.

Аустенитные сплавы — высоколегированные. Для целей легирования используются Nb (ниобий) и (Ti) титан для увеличения устойчивости к коррозии. Эта характеристика позволяет отнести их к группе стабилизированных.
Коррозионностойкие жаропрочные стали с относятся к труднообрабатываемым металлам.

Когда температуры повышаются до значений, близких к 1000 градусам С. и длительно поддерживаются, аустенитная нержавеющая сталь сохраняет стойкость к образованию слоя окалины, сохраняя качество жаростойких материалов.

Часто встречаются на производстве сплавы аустенитного типа, принадлежащие к дисперсионно–твердеющему подклассу. Качественные характеристики могут улучшаться путем добавления различных элементов: карбидных, интерметаллических упрочнителей.
Эти элементы обеспечивают деформационно-термическое упрочнение благодаря усилению аустенитной матрицы с помощью дисперсионного твердения.

Карбидообразующие элементы: ванадий-V, ниобий-Nb, вольфрам-W, молибден-Mo.

Интерметаллиды получаются благодаря дополнительным добавкам хрома–Cr, никеля-Ni, и титана–Ti.

Структура аустенитов

Жаропрочные аустенитные различаются по типам структуры. Она может быть

  • Гомогенной. Материал с такой структурой не проходит термообработку для упрочнения, в нем мало углерода и большой процент легирующих компонентов. Это обусловливает хорошую стойкость к ползучести.
    Применяются в температурной среде ниже 500 градусов.
  • Гетерогенной. В таком материале, прошедшем термоупрочнение, получаются карбонитридные и интерметаллидные фазы.
    Это позволяет повысить температуру использования под нагрузками напряжения до 700 градусов..

Материалы с никелевыми и кобальтовыми присадками подвергаются эксплуатационным воздействиям при терморежиме до 900 градусов. Сохраняют стабильность структуры долгое время.

Нихромы, в которых никеля больше 55%, отличаются и жаропрочностью, и качествами жаростойкости.

Тугоплавкие металлы: вольфрам, ниобий, ванадий обеспечивают устойчивость металлов, когда термический режим приближается к 1500 гр. С.

Молибденовые сплавы с дополнительной защитой долгое время сохраняют рабочие свойства в терморежиме 1700 гр.

Марки аустенитного ряда дисперсионно-твердеющиеМаркировка сплавов
аустенитного ряда гомогенных
Х12Н20Т3Р, 4Х12Н8Г8МФБ, 4Х14Н14В2М1Х14Н16Б, 1Х14Н18В2Б, Х18Н12Т, Х18Н10Т, Х23Н18, Х25Н20С2, Х25Н16Г7АР
Из металлов этого подкласса производят турбинные конструкции, клапаны двигателей автотранспорта, арматурных конструкцийГомогенные виды идут на изготовление трубопрокатной продукции, деталей печей, агрегатов, функционирующих под давлением.
Х12Н20Т3Р идет на производство турбинных дисков, кольцевых компонентов, крепежа, функционирующих в температурном режиме менее 700 гр.

4Х14Н14В2М участвует в производстве арматуры, крепежа и поковок для долгого срока эксплуатации при термическом режиме 650 градусов

Х25Н20С2 участвует в производстве печей для температурных нагрузок до 1100 градусов

Из Х25Н16Г7АР производят различные металлические полуфабрикаты: лист, проволока, готовые детали для функционального использования при 950 гр. при умеренных нагрузках.

Х18Н12Т идет на изготовление деталей и компонентов для работы при терморежиме до 600 гр. в агрессивных средах.

Аустенитно-ферритный класс

Материалы, содержащие смесь аустенитных и ферритных фаз, характеризуются особой жаропрочностью. По своим параметрам они превосходят даже высокохромистые железосодержащие материалы. Объяснение этого явления кроется в особо стабильной матричной структуре. Это предполагает возможность применения при терморежиме 1150 градусов.

Маркировка стали ферритного ряда: Х23Н13, Х20Н14С2 и 0Х20Н14С2
Х23Н13 идет на изготовление пирометрических трубок.

Х20Н14С2 и 0Х20Н14С2 идут в производство жаропрочных труб, печных конвейеров, емкостей для цементации.

Перлитный класс

Перлитные жаропрочные стальные материалы относятся к категории низколегированных. Стали содержащие в виде присадок хром и молибден ориентированы на работу при температуре 450-550 гр. С., содержащие, помимо Cr и Mo еще и ванадий, нацелены на рабочий режим при температуре 550-600 гр. С.

Легирование хромом влияет на жаростойкость материалов в сторону повышения этой характеристики, также усиливается сопротивляемость окислительным процессам. Добавки молибдена увеличивают прочностные характеристики при большом нагреве материалов.

Ванадий, объединяясь с углеродом, создает повышение прочностных характеристик стальных материалов карбидами с высокодисперсными качествами.

Технология нормализации металлов улучшает и оптимизирует механические свойства сплавов. Технология закаливания и следующего за ней температурного отпуска выполняет ту же функцию. Получается структурная матрица, в которой присутствует дисперсная феррито карбидная фактура.

К перлитным разновидностям принадлежат марки стали:

12МХ, 15ХМ, 20ХМЛ, 12Х1МФ, 15Х1М1Ф, 20ХМФЛ, 12Х2МФСР

Из 20ХМЛ производят шестерни, втулки крестовины, цилиндры, другие узлы и детали для работы при 500 гр. С.

12Х1МФ — производство труб пароперегревателей, трубопроводов и коллекторов высокого давления.

15Х1М1Ф идет на производство установок высокого давления, функционирующих при режиме температур до 585 гр. С.

Мартенситный класс

Методом, который превращает один вид стального материала в другой, является закаливание, за которым следует отпуск. Итог процесса – перестроение кристаллической решетки и повышение твердости. Однако возрастает хрупкость.

Технология отжига проходит при температурах около 1200 градусов на протяжении нескольких часов. Затем материалу дают остыть, и это занимает также несколько часов. Такая процедура приводит к повышению гибкости металла, хотя приходится пожертвовать некоторым уровнем твердости.
Если применяется метод двойной закалки, то она проходит в два этапа . Первый предполагает нормализацию твердого раствора материала с нагреванием до 1200 градусов. Второй этап предполагает тот же процесс, но с нагревом до 1000 градусов. Такая технология обеспечивает рост пластичности металла и увеличивает его жаропрочность.

Мартенситы характеризуют такие марки сплавов:

Х5, 3Х13Н7С2 , 40Х10С2М , 4Х9С2, 1Х8ВФ.

Х5 используется в трубном производстве, трубы выдерживают режим эксплуатации до 650 гр. С.

40Х10С2М идет на изготовление клапанов авиадвигателей, двигателей для дизельного автотранспорта, крепежа при температурах до 500 градусов.

3Х13Н7С2 и 4Х9С2 могут подвергаться нагреву порядка 900 гр. С.
Это обуславливает их пригодность для производства двигательных клапанов.

1Х8ВФ рассчитана на температурный режим ниже 500 гр. С., но на длительную эксплуатацию под нагрузками. Эта марка подтвердила свою эффективность в изготовлении паровых турбин.

Ферритный класс

Материалы с ферритной структурой имеют в своем составе от 25 до 33 % хрома. Получаются с помощью методов отжига и термообработки, из-за этого в них возникает мелкозернистая структура. Когда происходит повышение температурных показателей до 850 градусов, увеличивается хрупкость.

Маркировки сталей ферритного ряда:

1Х12СЮ, Х17, 0Х17Т, Х18СЮ, Х25Т и Х28

Оправдано использование сталей этого ряда для изготовления разнообразных деталей для машиностроения.

0Х17Т зарекомендовал себя в производстве изделий для работы в окислительных средах, таких как трубы и теплообменники

Из Х18СЮ производятся трубы пиролизных установок, аппаратура.

Х25Т участвует в производстве сварных конструкций с эксплуатационной температурой до 1100 градусов, труб для перекачивания агрессивных сред, теплообменников.

Мартенситно-ферритный класс

Этот тип стали имеет в своем составе 10-14% хрома, легируется V, Mo, W.

Марки сплавов этого ряда:

Х6СЮ, 1Х13, 1Х11МФ, 1Х12В2МФ, 1Х12ВНМФ, 2Х12ВМБФР

Х6СЮ применяется в производстве компонентов котельных установок и трубопроводов.

1Х11МФ работает в виде лопаток турбин, из него производят поковки для эксплуатационных температур до 560 гр. С.

1Х12ВНМФ идет на производство лопаток и крепежа турбин, которые подвергаются длительным нагрузкам в температурных пределах до 580 градусов.

Сплавы, имеющие никелевую основу, и железо никелевые

Материалы, у которых в составе 55% никеля, легируются Cr.
Присадки хрома добавляют до 25 %. Особенность таких материалов — появление в условиях повышения температуры оксидной пленки из Cr, а в материалах с добавками алюминия – пленки их этого металла. Легированные титаном сплавы приобретают свойство оставаться прочными и устойчивыми, когда температуры поднимаются до очень больших значений.

Примеры марок сплавов:

ХН60В, ХН67ВМТЮ, ХН70, ХН70МВТЮБ, ХН77ТЮ, ХН78Т, ХН78Т, ХН78МТЮ.

Сплав ХН77ТЮ используют для изготовления колец, лопаток, дисков, компонентов, которые должны выдерживать до 750 гр. С.

ХН35ВМТЮ участвует в производстве газовых конструкционных элементов коммуникаций.

Из ХН35ВТР изготавливают конструкции турбинных устройств.

Из ХН35ВТ и ХН35ВМТ производят роторы турбин, крепежные элементы, пружины для температур до 650 градусов

Тугоплавкие металлы

Это металлы, отличающиеся экстремально высокими температурными показателями плавления. Их характеризует также повышенная износостойкость. Использование их для легирования сталей и сплавов, увеличивает те же показатели материалов, к которым их добавляют.

Температуры плавления следующие:

ВольфрамW3410 градусов
ТанталTa3000 градусов
НиобийNb2415 градусов
ВанадийV1900 градусов
ЦирконийZr1855 градусов
РенийRe3180 градусов
МолибденMo2600 градусов
ГафнийHf2222 градусов

Применение

Стальные материалы жаропрочного класса широко применимы в различных областях экономики.

Это сферы энергетики, нефтехимии, химическом производстве, авиастроении и автомобилестроении, других направлениях машиностроительной отрасли.

Для технических целей все материалы делят на несколько видов:

  1. Сплав жаропрочный.
  2. Сталь жаропрочная низколегированная.
  3. Сталь жаропрочная высоколегированная. Рабочие температуры
  4. Сплавы жаропрочные релаксационностойкие с наиболее малой ползучестью и хорошими показателями упругости.

В нормативных документах ГОСТ, указывается примерное целевое назначение жаропрочных материалов в разных видах производственных процессов:

  • Роторных конструкций и валов.
  • Болтов и гаек.
  • Фланцев и поковок общего и специального назначения.
  • Высоконагруженные детали, штуцера.
  • Прутков и шпилек.
  • Крепежа и крепежных элементов.
  • Листовых деталей и сортовых заготовок.
  • Труб разного профиля и предназначения в условиях высокого давления и высоких температур.
  • Детали выхлопных систем.
  • Теплообменное оборудование.
  • Дисковых компонентов высокотемпературных установок, компрессоров.
  • Корпусов камер сгорания и дефлекторов.
  • Арматурные конструкции.

Используемая литература и источники:

  • Стали и сплавы. Марочник. Справ. изд./ В. Г. Сорокин и др. Науч. С77. В. Г. Сорокин, М. А. Гервасьев — М.: «Интермет Инжиниринг», 2001.
  • Gusev A. I., Rempel A. A. Nanocrystalline Materials. — Cambridge: Cambridge International Science Publishing, 2004.
  • Скороходов В. Н., Одесский П. Д., Рудченко А. В. «Строительная сталь»

Жаропрочная сталь – особенности и применение

На сегодняшний день развитие большинства сфер промышленности и производства предполагает не только использование оборудования высокого качества, но и применение нового сырья или материалов с улучшенными технологическими характеристиками, по сравнению с предшественниками.

Металлургия и связанные с ней отрасли также не стали исключением. К примеру, в энергетике и газотурбинной промышленности уровень рабочих температур постоянно растет. Именно поэтому разработаны жаропрочные сплавы, которые без проблем смогут выдерживать температуры в 1100 °C и выше.

Бесперебойную работу деталей и механизмов в условиях высоких температур гарантирует использование в процессе производства жаропрочных и жаростойких сталей. 

К жаропрочным маркам нержавеющей стали относятся AISI 310 - 20Х23Н18 (ЭИ417), AISI 310S - 10Х23Н18 (ЭИ417), AISI 309 - 20Х20Н14C2 (ЭИ211), AISI 314 - 20Х25Н20С2 (ЭИ283). Данные сплавы способны сохранять все свои первоначальные характеристики и механические свойства на протяжении длительного периода эксплуатации при высоких температурах и в сложнонапряженном состоянии, выдерживая при этом влияние агрессивной внешней среды.

Некоторые детали и механизмы, например, камеры сгорания или лопатки газотурбинных двигателей в процессе производства проходят ряд технологических операций - штамповку, прессовку, гибку, обработку, шлифовку, литье и т.д. А значит материал, из которого производится данная продукция доложен обладать соответствующими технологическими характеристиками. В таких ситуациях без использования жаропрочных и жаростойких сталей просто не обойтись. Эти металлы обладают устойчивостью к газовой коррозии при температурах свыше 550С и без труда работают в слабонагруженном состоянии.

Базовыми компонентами всех жаропрочных сплавов являются железо и никель. Остальные легирующие элементы лишь придают дополнительные свойства и открывают новые возможности для применения изделий из жаропрочной нержавейки. Так наличие в сплаве хрома обеспечивает высокое сопротивление материала окислению. Процентное содержание хрома выше 14% существенно повышает жаростойкость стали, оптимальный показатель 15-23%. А вот повышенное количество в сплаве углерода, наоборот, понижает жаростойкие характеристики металла. К примеру, в стали 20Х23Н18 (AISI 310) содержание углерода ограничено до 0,2%.

Краткая характеристика жаропрочных сталей

20Х23Н18 (AISI 310) - жаростойкая сталь тугоплавкая аустенитная. Успешно применяется в машиностроении, выдерживает рабочие температуры до 1100°С и до 1000°С в восстанавливающей среде.
Основными эксплуатационно-технологическими свойствами 20Х23Н18 можно назвать следующие:
• выплавление в открытых дуговых печах;
• температура начала деформации 1180°C, конца — 900°C. После деформации сталь охлаждается на воздухе.
• оптимальные режимы термической обработки:
- нагрев до 1100 – 1150°C с последующим охлаждением на воздухе, в масле или воде;
- нагрев до 1160 – 1180°C, охлаждение в воде, старение на 800°С при выдержке до 5 часов
• Сварка 20Х23Н18 обычно производится электродами ЦТ-19.

AISI 310S - 10Х23Н18 (ЭИ417) - низкоуглеродистая модификация AISI 310. Применяется там, где есть вероятность коррозии деталей и механизмов под влиянием высокотемпературных газов и конденсата - в нагревательных элементах, при производстве конвейерных лент для транспортеров печей, в установках для термической обработки и при гидрогенизации, а также теплообменниках для печей; при изготовлении дверей, штифтов, кронштейнов, деталей установок для конверсии метана, газопроводов, камер сгорания.

AISI 309 - 20Х20Н14C2 (ЭИ211) – разновидность жаропрочной высоколегированной нержавеющей стали. Температура ковки материала составляет 1170 °С в начале процесса и 850 °С в конце. Заготовки охлаждаются на воздухе.
ООО «Оникспром» поставляет жаропрочные листы 20Х20Н14C2 для производства составных частей термических печей для производства печных конвейеров, изготовления ящиков для цементации и пр.

AISI 314 - 20Х25Н20С2 (ЭИ283). Жаропрочная нержавеющая сталь AISI 314 используется в производстве листовых деталей печных роликов, подвесок и опор в котлах, экранов печей для работы при температурах до 1100 °С. Поставляется в виде листов.
20Х25Н20С2 выплавляют в открытых электропечах. Температура начала ковки - 1170 °С, конца - 850 °С. Рекомендуемые режим термической обработки: закалка с 1100-1200 °С на воздухе или в воде.

Преимущества 20Х23Н18 (AISI 310)

Окалиностойкие металлы очень экономичны. Этот показатель определяется такими параметрами: экономное легирование; высокие технологические и эксплуатационные характеристики.

Жаропрочная сталь 20Х23Н18 (AISI 310) содержит в своем составе оптимальное соотношение легирующих элементов и отличается пластичностью, повышенной жаропрочностью технологичностью и отлично поддается свариванию. Помимо этого, сплаву 20Х23Н18 под силу длительный период времени работать в сложнонапряженном состоянии, выдерживать изменение различных нагрузок, а также выдерживать сопротивление усталости и коррозии даже при очень высоких температурах. Все эти показатели делают AISI 310 одним из наиболее востребованных жаропрочных сплавов и позволяют успешно применять в промышленности.

На сайте нашей компании вы можете приобрести со склада или под заказ жаростойкие трубы, жаропрочные листы и прочие изделия из нержавеющей стали марки 20Х23Н18, а также других марок.

Доставим прокат в пункт назначения в кратчайшие сроки. Звоните по телефонам, указанным на сайте, или задайте вопрос прямо сейчас через форму обратной связи.

 

Обратная связь

Сообщение

Неверный ввод

Введите проверочные символы(*)

Отправить Очистить

виды, выбор, цены на материалы

Жаропрочная сталь для печи, – в каких случаях ее применение необходимо, а в каких можно обойтись простой конструкционной сталью. При выборе материала для каменки или металлической печи обогрева дома важно подобрать оптимальный вариант, который позволит работать обогревателю долгое время без лишних затрат на покупку материалов.

Возможность сплавов долгое время оставаться устойчивой к воздействию газовой коррозии во время воздействия высоких температур – это характеристика жаростойкости.

Обеспечить работу конструкций в агрессивной среде при разогреве от 5000, и что важно без сильных нагрузок на них – в этом случае используются стали с повышенным содержанием хрома и других легирующих добавок.

Это нихром, сильхром, сталь с маркировкой 36Х18Н25С2 или 15Х6СЮ.

Жаропрочные материалы способны выдерживать повышенные перегрузки воздействия температур при нагревании, трении без значительных деформаций конструкций и материала.

Понятие жаропрочности

Оценивают уровень этих материалов по 2 критериям:

  • способность выдерживать короткие по времени нагрузки при разогреве. Испытания проводятся на специальном стенде. Здесь образцы металлов испытываются на разрыв при определенной температуре разогрева;
  • сплавы, выдерживающие разогрев и долговременные нагрузки за определенный временной промежуток, с сохранением прочности.
к содержанию ↑

Особенности жаропрочных материалов

Эти материалы способны выдерживать коротковременную или длительную нагрузку во время нагрева деталей печи и других устройств. Определив предел долговременной ползучести металлов можно рассчитать и подготовить обоснованный проект объекта и его отдельных деталей.

В зависимости от видов ползучести материалов подбирается металл для кратковременного противостоянию деформации в агрессивной среде. Для печей, турбин подбираются сплавы, способные выдерживать высокую температуру без разрушения и деформации долгое время.

Среди отличительных особенностей выделим основные:

  • величина зернистости структуры материала. Эта величина напрямую влияет на ползучесть жаропрочного сплава. Если зерна крупные, в этом случае зазор между этими частями меньше, поэтому уменьшается, зазоры между ними и ослабевает уровень скольжения и диффузионных перемещений. Лучший вариант – монокристалл, у которого всего одно зерно, но использовать такие материалы накладно;
  • на уровень жаропрочности стали влияет температура расплавления материала. При росте этой характеристики, увеличивается уровень прочности связей атомов и уменьшается величина ползучести стали или сплавов. Но важно обеспечить больший уровень нагрева, после которого материал начинает расплавляться.
к содержанию ↑

Марки стали

Жаростойкой сталью для печей, деталей и конструкций могут быть:

  • аусенитного;
  • мартенситного типа;
  • перлитного;
  • мартенситно – ферритного.

Для выпуска печей принято использовать ферритный, аусенитно – ферритный и мартенситный типа жаропрочного материала.

Наиболее востребованные для производства печей – это материалы с высоким содержанием хрома, беррилия, ванадия и других легирующих присадок. Они не теряют свои свойства при разогреве 12000 в течение до 10000 часов постоянной эксплуатации в агрессивной среде.

к содержанию ↑

Аустенитные и аустенитно-ферритные стальные сплавы

Жаропрочный металл для печи – это увеличенное включение легирующих добавок (марганца, хрома). Детали из такого вида сталей способны сохранять целостность конструкции при рабочей температуре среды до 7000. Уровень жаропрочности у этого типа превышает это значение у всех видов сталей. Эти материалы используют для сварных соединений из-за своей пластичности.

Группу подразделяют на 3 подгруппы по методу придания материалам прочности:

  1. В твердом растворе содержится пониженное число добавок.
  2. В подгруппе в сплаве содержится повышенный процент карбидов. Это включение первичных TiC, VC, ZrC, NbC, а также вторичных карбидов.
  3. Это стали, где стойкость повышаются с помощью интерметаллидного упрочения. Они наиболее жаропрочные среди всех групп аусентитных сталей. Такая особенность достигается добавлением в состав титана, алюминия, вольфрама, молибдена и брома.

Для повышения уровня сопротивления деформациям первые два типа сталей закаливают при температуре разогрева от 10500 в жидкости, воздушным способом. После постепенного охлаждения закаленные стали получается однородная высоколегированная структура.

Отличительной особенностью жаропрочной стали является пониженное содержание углерода.

к содержанию ↑

Тугоплавкая сталь

Для повышения уровня жаропрочности в химическом составе сплавов или материалов добавлены специальные легирующие присадки, и выдерживается соотношение этих добавок:

  • в основу из вольфрама добавляется рений – 30%;
  • ванадия – 60%, добавляется ниобий – 40%;
  • железа – 48% + ниобия – 5% + молибдена – 5% + циркония – 1%;
к содержанию ↑

Сплавы на основе никеля и смеси никеля с железом

К этой группе относят:

  • из никеля при его содержании 55%;
  • в сплаве содержится 65% железа.

Для внесения легирующих веществ в основном применяется хром, его содержание 14-23%. Соединения обеспечивающие высокие эксплуатационные качества при нагреве–  сплавы, в которых основу составляет никель.

Конструкция, разогреваясь, покрывается защитой в виде пленки, которая препятствует их разрушению и деформации. Эти сплавы используются в производстве прокладки газопроводов, компрессорных установках и турбинах.

к содержанию ↑

Какую сталь лучше выбрать?

Для разных вариантов использования и установки печи при производстве потребуется применять разные виды стали, в том числе и жаропрочной. Разберем основные места возможной установки печи и оптимальный выбор стали для ее производства.

к содержанию ↑

Для банной печи

В этом варианте каменка будет разогреваться максимум до 5000, поэтому возможна деформация конструкции при не соблюдении технологии производства работ и выборе материала. Но отдельные части нагреваются по-разному, поэтому марка стали для банной печи для разных ее частей может изменяться:

  • для производства топочного отделения потребуется подготовить заготовки из стали, марок AISI 430 или 08Х17Т. Но такую сталь трудно достать и затратно использовать при самостоятельном изготовлении печи. В этом случае можно использовать конструкционную сталь, но более высокой марки. Лучший вариант – Ст-10;
  • на тепловой экран для предотвращения прямого прохождения тепла в дымоход можно использовать простую конструкционную сталь или 08ПС, 08Ю;
  • для производства корпуса можно подготовить обычную Ст-3;
  • для дверки топочного отделения важно приготовить хороший материал из жаропрочной стали или из чугуна. В специализированных магазинах или на барахолке, можно найти отличные б/у дверки, за небольшие деньги;

Важно! Подбирая материал для самостоятельного изготовления или покупая готовую каменку, обратите внимание на толщину заготовок. Если используется жаропрочный сплав – толщина стенок подойдет 4 мм. При использовании обычной конструкционной стали, детали должны выполняться из металла, толщиной 6-8 мм.

к содержанию ↑

Для дома

На конструкцию оказывается длительные тепловые нагрузки, поэтому важно, чтобы детали были сделаны из хорошего материала. Можно использовать для домашней буржуйки сталь для банной печи, но лучше подготовить заготовки из сплавов, содержание хрома в которых от 12%.

Из такого листа производятся известные печи профессора Бутакова от компании «Теплодар» и компанией «Термофор». Они будут служить намного дольше, чем самодельные, сделанные из подручных материалов. Не следует забывать и толщине стенок таких печей. Сделанные из легированной стали с высоким уровнем сопротивления от деформаций при долгом нагреве печи могут выполняться из листовой стали, толщиной 4-5 мм.

Если печка устанавливается в небольшой дачный домик и планируется использовать ее только осенью или ранней весной во время редких визитах на участок, для этого можно сделать самодельную печку из трубы или газовых баллонов с системой конвекции. Такая конструкция дешевая и сможет обогревать дом долгое время.

к содержанию ↑

Для гаража

Для гаража использовать дорогостоящую жаропрочную или жаростойкую сталь – это непозволительная роскошь. Такая печка используется короткое время и не очень часто. Поэтому сделав печку из колесных дисков или листового металла, толщиной 3-4 мм, вы легко решите вопрос обогрева гаражного помещения.

к содержанию ↑

Вывод

Использование дорогостоящей жаропрочной стали должно быть оправдано. Не стоит использовать материалы, предназначенные для изготовления деталей промышленных конструкций в изготовлении небольшой банной печи.

Но если буржуйка используется для отопления загородного дома с большой площадью – в этом случае важно подобрать материал для печи с учетом жаропрочности и сопротивлению от воздействия агрессивной среды и высокой температуры.

Металлы и сплавы для высокотемпературных служб и приложений

Если ваш бизнес работает со сплавами в жарких условиях, выбор правильных сплавов для высокотемпературных условий эксплуатации может вызвать затруднения. В конце концов, когда дело доходит до работы при экстремальных температурах, не бывает единообразия.

Требуемый сплав будет зависеть от функции, которую будет выполнять металл. Вот разбивка некоторых из самых жаропрочных металлов и сплавов в мире, а также другие факторы, которые следует учитывать перед покупкой.

Что такое жаропрочный сплав?

Жаропрочные сплавы - это сплавы, которые хорошо работают при высоких температурах, что означает, что они обладают высоким сопротивлением ползучести и прочностью при высоких температурах. Уровни жаропрочности этих сплавов подтверждаются двумя физическими свойствами, а именно структурой сплава и прочностью межатомных связей внутри него. Структура, необходимая для сплава с высокой степенью обработки, обычно достигается термической обработкой.

Мы бы классифицировали жаропрочные сплавы на три категории: сплавы, которые подвергаются небольшому тепловому напряжению (от секунд до минут), сплавы, которые подвергаются умеренному количеству теплового напряжения (часы или сотни часов), сплавы, которые подвергаются для теплового стресса в течение длительного времени (тысячи часов).Сплав, который рассчитан на то, чтобы выдерживать тысячи часов нагрева, потребует другого.

Жаропрочные сплавы классифицируются по их основе, которая может включать никель, железо, титан, бериллий и другие металлы.

Металлы и сплавы, выдерживающие высокие температуры

1. Титан

Титан - это блестящий переходный металл серебристого цвета. Обладает низкой плотностью, высокой прочностью и термостойкостью. Титановые сплавы устойчивы к коррозии, химическим веществам и нагреву и могут выдерживать температуру более 600 градусов.Он также поддается сварке, обладает хорошей технологичностью и эффективностью в сложных промышленных применениях. Обычно титановые сплавы используются в самолетах, ракетах и ​​ракетах, где термостойкость имеет жизненно важное значение.

2. Вольфрам

Вольфрам - это металл серо-стального или серебристо-белого цвета, обладающий высокой твердостью, высокой температурой плавления и устойчивостью к воздушной эрозии при комнатной температуре. Как тугоплавкий металл, он обладает высокой термостойкостью и высокой температурой плавления. Вольфрам можно использовать в качестве основного металла для сплава или опорного элемента.Вольфрам обычно используется в футеровках для сгорания, компонентах выхлопных газов турбин, обогревателях салонов самолетов, переходных каналах, промышленных печах.

3. Нержавеющая сталь

Нержавеющая сталь - это металлический сплав, содержащий железную основу, 11% или более хрома, а также другие металлы, такие как молибден и никель. Сплавы из нержавеющей стали известны своей устойчивостью к коррозии и нагреву, что делает их идеальными для использования в аэрокосмической, автомобильной и строительной отраслях, а также в таких особых деталях, как сосуды высокого давления, паровые турбины, котлы и трубопроводные системы.

4. Молибден

Молибден - это тугоплавкий металлический элемент, который образует твердые, стабильные карбиды, улучшающие прокаливаемость, прочность, ударную вязкость и стойкость к износу и коррозии. Молибден чаще всего используется в качестве жаропрочного металлического сплава для стали, чугуна и суперсплавов в военной и оборонной промышленности, в цехах полупроводников и в специализированных машиностроительных цехах.

5. Никель

Никель - это встречающийся в природе серебристо-белый блестящий металл с золотым оттенком.Он податливый, пластичный, обладает превосходной прочностью и устойчивостью к коррозии. Никель обычно используется в нержавеющей стали и других сплавах, чтобы сделать их прочнее. Никелевые сплавы используются в газовых турбинах, энергетике, авиастроении, специальной технике и электронике.

6. Тантал

Тантал - блестящий серебристый металл, мягкий в чистом виде. Он практически устойчив к коррозии благодаря окисленной пленке на его поверхности. Тантал особенно полезен при высоких температурах в авиационных двигателях, а также в электронных устройствах.

Другие факторы, влияющие на термостойкость сплава

Каждый сплав обладает свойствами, которые заставляют его по-разному реагировать на другие сплавы при длительном нагревании.

Поэтому очень важно, чтобы вы проверили технические данные, описывающие свойства рассматриваемого металла, прежде чем решать, подходит ли он вам.

Довольно часто температура является первым, а в некоторых случаях единственным показателем данных, на который большинство людей обращает внимание при выборе сплава.Это неправильный поступок.

Мы должны преувеличить, что вы не должны выбирать сплав только на основе температуры, есть много других вещей, которые следует учитывать. К ним относятся:

  • Механические свойства сплава при определенной температуре.
  • Стойкость сплава к окислению.
  • Стойкость сплава к горячей коррозии.
  • Металлургическая стабильность материала.

Найдите поставщика, приверженного качеству и отраслевому опыту

В NeoNickel мы поставляем самые лучшие специальные металлы компаниям по всему миру.Этим компаниям требуются высококачественные сплавы, которые оставались бы стабильными, прочными и надежными при экстремальных температурах.

В течение многих лет мы поставляем товары для предприятий любого размера в аэрокосмической, фармацевтической, автомобильной и термической отраслях. Этот опыт и знания позволяют нам дать каждому, кто ищет жаропрочные сплавы, именно то, что ему нужно.

Обширный перечень жаропрочных сплавов

Наш обширный перечень включает RA330, который стал стандартным материалом в индустрии термообработки стали и сочетает в себе хорошую стойкость к окислению с высокой температурой плавления.

Таким образом, он может выдерживать экстремальные температуры до 1200 градусов C (2200 градусов F). Он популярен, потому что доступен в широком диапазоне форм продукции (лист, лист до 4 дюймов, стержень с резьбой, гайки, труба и просечно-вытяжной металл), что делает его универсальным сплавом для множества применений в термообработке и нефтехимической промышленности.

602A Сплав

602A - это аустенитный жаропрочный сплав, демонстрирующий превосходную прочность при температурах до 1200 ° C (2200 ° F).

Фактически, это единственный самый прочный и наиболее стойкий к окислению деформируемый сплав, доступный в настоящее время для работы при температуре выше 1040 ° C (1900 ° F).

Выдающаяся прочность, демонстрируемая этим сплавом, стала свидетелем его расцвета, поскольку он используется в таких областях, как крепление вакуумных печей, реторты CVD, вращающиеся кальцинаторы и газовые радиационные трубы.

Это лишь несколько примеров из нашего ассортимента жаропрочных сплавов, которые сделали NeoNickel одним из самых надежных поставщиков высококачественных специальных металлов в Европе.

Металлы, которые процветают и процветают в самых суровых климатических условиях. Однако это только верхушка айсберга. В нашем инвентаре намного больше сплавов; все со свойствами, подходящими для различных применений при различных температурах.

Если вам нужна дополнительная информация о наших жаропрочных сплавах или вы хотите обсудить с одним из наших металлургов выбор правильных сплавов для работы при высоких температурах, пожалуйста, свяжитесь с нами , и мы будем рады помочь !

Выбор нержавеющей стали для высокотемпературных применений

Многие современные производственные приложения включают использование горячих печей для завершения обработки металлических деталей.Независимо от того, подвергаются ли детали отжигу, нанесению горячего покрытия или стерилизации, длительное воздействие температур, подобных печным, слишком распространено. Проблема в том, что любой контейнер, используемый для удержания деталей в этих перегретых печах, конечно же, сам будет подвергаться воздействию этих температур.

Корзины, предназначенные для хранения деталей в условиях печи, должны быть изготовлены из материалов, способных выдерживать экстремальные температуры. Нержавеющая сталь часто допускает высокие температуры, но какая нержавеющая сталь лучше всего подходит для высокотемпературных применений?

Ответ зависит не только от точной температуры, которой будет достигнуто приложение, но и от продолжительности времени, в течение которого корзина будет подвергаться воздействию высоких температур - вот почему многие металлические сплавы определяют как кратковременную, так и постоянную температуру использования.

Температуры непрерывной и периодической эксплуатации сплавов нержавеющей стали

При указании металла для конкретной области применения печи часто необходимо знать, будет ли сплав подвергаться воздействию температур в течение нескольких секунд, нескольких минут или часа или более. Кратковременное периодическое воздействие, прерываемое удалением из печи для охлаждения, называется периодическим воздействием, а длительное погружение в печь называется непрерывным воздействием.

Дело в том, что металлический сплав может иметь разные допуски на воздействие высоких температур в зависимости от того, является ли указанное воздействие непрерывным или периодическим.Вот несколько примеров непрерывных и прерывистых температурных ограничений нержавеющей стали:

  • Марка 304
    • Непрерывно: 1700 ° F (925 ° C)
    • Прерывистый: 870 ° C (1600 ° F)
  • Марка 309
    • Непрерывно: 2,000 ° F (1095 ° C)
    • Прерывистый: 1800 ° F (980 ° C)
  • Марка 310
    • Непрерывно: 2100 ° F (1150 ° C)
    • Прерывистый: 1,900 ° F (1025 ° C)
  • Марка 316
    • Непрерывно: 1700 ° F (925 ° C)
    • Прерывистый: 870 ° C (1600 ° F)
  • Марка 410
    • Непрерывно: 1300 ° F (705 ° C)
    • Прерывистый: 1500 ° F (815 ° C)
  • Марка 420
    • Непрерывно: 1150 ° F (620 ° C)
    • Прерывистый: 1350 ° F (735 ° C)
  • Марка 430
    • Непрерывно: 1500 ° F (815 ° C)
    • Прерывистый: 870 ° C (1600 ° F)

Возможно, вы заметили странную и потенциально противоречащую интуиции тенденцию для перечисленных здесь сплавов нержавеющей стали серии 300.В частности, их рекомендуемая максимальная температура непрерывного использования выше, чем их предельные температуры периодического, периодического использования. Естественно предположить, что воздействие на металл высоких температур в течение более короткого времени вызовет меньшую нагрузку на него, чем более длительное воздействие.

Тем не менее, периодическое воздействие печи приводит к другому механическому напряжению, нежели само тепло, - явление, известное как «термоциклирование». Когда кусок металла быстро переключается между крайними значениями температуры, может произойти несколько вещей.

Когда металл нагревается, он может расширяться, а затем может сжиматься при охлаждении. Кроме того, стальные сплавы в условиях печи могут образовывать накипь на своей поверхности - своего рода хлопьевидное вещество, состоящее из железа и оксида железа, - которое заменяет внешний слой металла.

При многократном переключении между высокими и низкими температурами окалина может начать трескаться и раскалываться, ослабляя металлическую форму. Это может происходить из-за различий в коэффициенте расширения между сердечником металла из нержавеющей стали и его поверхностью окалины.Проще говоря, внутренняя часть металла расширяется или сжимается с одной скоростью, а шкала на поверхности - с другой. Эта разница приводит к тому, что металл начинает разламываться слой за слоем, пока наконец не разрушится.

Какой металл лучше всего подходит для моей печи?

Выбор лучшего сплава для использования в конкретных технологических задачах, связанных с печью, будет зависеть не только от температуры, которую сплав может выдерживать при прерывистом и / или непрерывном использовании, но и от стоимости этого сплава по сравнению с его характеристиками.

Например, рассмотрим Inconel 600®. Это сплав, специально созданный для использования в экстремальных температурных условиях. Этот сплав имеет постоянную рабочую температуру около 2 000 ° F (1093 ° C), что делает его сопоставимым с нержавеющей сталью марки 309.

Однако может существовать значительная разница в стоимости между фирменным сплавом Inconel® и более обычной нержавеющей сталью, что может серьезно повлиять на стоимость приобретения корзины, сделанной из металла, без значительного влияния на срок службы или универсальность корзины.

В других случаях вам может потребоваться учитывать химическую стойкость металла в дополнение к его рабочей температуре, чтобы создать специальную проволочную корзину, которая сможет удерживать ваши детали в нескольких процессах за пределами печи.

Если вам нужна помощь в выборе металлического сплава для вашей следующей проволочной корзины, свяжитесь с экспертами Marlin Steel сегодня! Команда инженеров Marlin имеет многолетний опыт оказания помощи производителям в решении бесчисленных проблем, связанных с экстремальными температурами и химической коррозией, и может использовать этот опыт, чтобы помочь вам создать лучшую корзину печи!

Термостойкие материалы

Металлы, устойчивые к высоким температурам, разработаны для таких применений, где температура достаточна для плавления металла.Этот тип металлов очень важен сегодня, потому что мы полностью окружены электроникой, и никто не знает, когда и как что-либо может загореться по нескольким причинам. Гонщик легко может умереть за несколько минут, если машина загорится. Кроме того, пожарные могут получить травмы, если в их одежде не будут использоваться такие жаропрочные материалы. Это несколько примеров применения таких материалов, но этот список не является исчерпывающим.

Металлы, устойчивые к высоким температурам, также известны как тугоплавкие металлы.Эти металлы намного тверже при комнатной температуре и обычно имеют температуру плавления выше 2000 градусов Цельсия. Термин «огнеупор» используется для этих материалов в определенных областях, включая машиностроение, материаловедение и металлургию.

5 Металлы, устойчивые к высоким температурам
Обычно мы относим все металлы, а некоторые другие, как устойчивые к высоким температурам. Это связано с тем, что типичные металлы имеют высокие температуры плавления. Однако есть только пять металлов, которые действительно устойчивы к высоким температурам.Они могут выжить при температуре более 2000 градусов по Цельсию. Это следующие металлы:
• Ниобий
• Молибден
• Тантал
• Вольфрам
• Рений

Некоторые свойства металлов, устойчивых к высоким температурам:
Во-первых, эти металлы различаются по физическим свойствам, поскольку все они принадлежат к разным группам. Основные характеристики и применение этих металлов так или иначе связаны с их высокой стойкостью. Для большинства металлов температура плавления составляет около 200 градусов по Цельсию, тогда как для тугоплавких металлов температура плавления составляет более 1500 градусов по Цельсию.

Молибден:
Этот металл имеет широко используемый сплав под названием титан-цирконий-молибденовый сплав. Этот сплав демонстрирует необычайную прочность и сопротивление ползучести при высоких температурах. Молибден устойчив к коррозии жидкой ртутью, поскольку не образует амальгамы. Чаще всего молибден используется для упрочнения стали в виде сплава.

Вольфрам:
Вольфрам сам по себе не так хорош с точки зрения жаропрочности, но почти 22% рения сплавляется с ним для улучшения его высокотемпературного сопротивления.Вольфрам в основном используется в тех отраслях, где есть работа с жаропрочными материалами.

Сплавы ниобия:
Ниобий является наименее плотным из всех материалов. Он легирован в основном вольфрамом для изготовления различных высокотемпературных конструкций, таких как авиационные газовые турбины, ядерные реакторы и т. Д. Благодаря своим свойствам, этот материал чаще всего используется в медицине и хирургии.

Рений и его сплавы:
Этот материал недавно был обнаружен в списке огнеупорных материалов.Одна из причин сплава этого материала с другими заключается в том, что он способствует повышению пластичности и прочности на разрыв. Одним из основных свойств рения является то, что он действует как катализатор во многих химических реакциях.

Итак, описанные выше металлы являются основными тугоплавкими / жаропрочными металлами. Другие металлы не попадают в эту категорию, потому что они не могут выдерживать температуру выше 1800 градусов по Цельсию. Однако, как описано в начале этой статьи, эти металлы используются в различных отраслях промышленности для изготовления устойчивых к горению продуктов.

О жаропрочных сплавах

Сплав, эффективный при температурах от 500 градусов Цельсия и выше, может быть классифицирован как жаропрочный сплав. Эти материалы, которые состоят из смеси по крайней мере одного металла и другого элемента, находят широкое применение в военных, аэрокосмических, медицинских и электронных приложениях, а также в любых других операциях, требующих прочных, термостойких компонентов. Они обладают высокой прочностью и стабильностью при экстремальных температурах, а также исключительной устойчивостью к воздействию окружающей среды и ползучести.

Хотя титановые сплавы часто считаются жаропрочными, большинство из них имеют максимальную температуру около 480 градусов Цельсия. Несмотря на то, что они прочны, устойчивы к коррозии и относительно легкие, большинство титановых сплавов не подходят для экстремальных температур, таких как ракетные и реактивные двигатели, где температура может быть выше 1000 градусов Цельсия. Обычно основными материалами, используемыми в сплавах для таких высокотемпературных применений, являются никель, железо и кобальт.Сами сплавы включают широкий спектр других элементов, включая кремний, алюминий, цирконий, хром, марганец и углерод, и их называют суперсплавами. Другие металлы, такие как рений и ниобий, известные как тугоплавкие, обладают еще более высокой термостойкостью.

Хотя металлические сплавы используются во многих высокотемпературных приложениях, существуют и другие варианты. Современная керамика, которая продолжает становиться все более прочной и жаростойкой, заменила металлические сплавы или дополнила их во множестве операций.Кроме того, менее стойкие материалы можно обрабатывать передовыми системами покрытия для повышения их термостойкости и износостойкости. Другие возможные решения включают интерметаллические соединения и монокристаллы, которые представляют собой твердые кристаллические вещества с непрерывной кристаллической решеткой и без границ зерен.

Жаропрочные сплавы, как правило, относительно трудно обрабатывать и формировать, и они довольно дороги. Обычно обработка этих металлов включает ряд передовых методов, таких как электрохимическая и ультразвуковая обработка.Регулярно используемые жаропрочные сплавы включают Inconel 601, Hastelloy X и IN-100, все из которых содержат никелевую основу.

Больше от Metals & Metal Products

Жаропрочные сплавы, NITRONIC, INCONEL, HASTELLOY

Устойчивость к высоким температурам необходима во многих областях применения. Газовые турбины, топливные форсунки, приспособления для термообработки и муфели топки. Эти материалы должны выдерживать высокие температуры, экстремальный окислительный потенциал и цикличность.

(UNS N06002) Ni 47,5, Cr 21,8, Fe 18,5, Mo 9,0
Превосходная термостойкость и стойкость к окислению до 2200 ° F. Отличные характеристики формовки и сварки. Устойчивость к окислительной, восстановительной и нейтральной атмосфере. Устойчив к SCC в нефтехимической промышленности. Хорошая пластичность после продолжительной эксплуатации при температурах от 1200 до 1600 ° F в течение 16000 часов.
Баки для сжигания газовых турбин и воздуховоды, оборудование для термообработки, распылительные стержни, держатели пламени, валки печи, перегородки печи и компоненты мгновенной сушилки.

(UNS N06625) Ni 61,0, Cr 21,5 Mo 9,0, Nb + Ta 3,6
Высокая прочность и ударная вязкость от криогенных температур до 1800 градусов F (980 градусов C), хорошая стойкость к окислению, исключительная усталостная прочность и хорошая коррозионная стойкость.
Оборудование для борьбы с химическими веществами и загрязнением, уплотнения зольных ям, ядерные реакторы, судовое оборудование, трубопроводы, узлы реверсора тяги, топливные форсунки, форсажные камеры, разбрызгиватели.

(UNS N07718) Ni 52,5, Cr 19,0 Fe 18,5 Mo 3,0 Nb + Ta 3,6
Превосходная прочность от -423 до 1300 градусов по Фаренгейту (от -253 до 705 градусов по Цельсию). Подвержен старению и может свариваться в полностью состаренном состоянии. Отличная стойкость к окислению до 1800 градусов F (980 градусов C).
Реактивные двигатели, корпуса и детали насосов, ракетные двигатели и реверсоры тяги, проставки для тепловыделяющих элементов, инструменты для горячей экструзии.

(UNS N06600) Ni 76,0, Cr 15,5, Fe 8,0
Высокое содержание никеля и хрома для устойчивости к окислительным и восстановительным средам; для агрессивных сред при повышенных температурах. Хорошая стойкость к окислению до 2150 ° F. Хорошая формуемость.
Муфели для печей, электронные компоненты, химическое и пищевое оборудование, оборудование для термообработки, трубы для атомных парогенераторов.

(UNS N06601) Ni 61 Cr 23 C 0,10 Mn 1,0 Al 1,4 Fe Bal S 0,015 Si 0,5
Никель, более высокое содержание хрома для лучшей устойчивости к окислению и уменьшение окружающей среды; для агрессивных сред при повышенных температурах. Хорошая стойкость к окислению до 2200 ° F. Хорошая формуемость.
Приборные зонды, муфели для печей, электронные компоненты, химическое и пищевое оборудование, оборудование для термообработки, трубы для атомных парогенераторов.

(UNS N08810 / N08811) Fe на основе Ni 32, Cr 21, Mn 1,5, упрочнение Ti-Al.
800H / HT - сплав железа, никеля и хрома с таким же основным составом. как сплав 800, но со значительно более высокой прочностью на разрыв при ползучести. Обладает отличной стойкостью к науглероживанию, окислению и азотированию. Сплав имеет двойную сертификацию и сочетает в себе свойства обеих форм.

(UNS R30605) Co 50.0, Cr 20,0, W 15,0, Ni 10,0, Fe 3,0 Mn 1,5
Превосходная прочность для непрерывной работы при температуре до 1800 ° F. Стойкость к окислению и науглероживанию до 1900 ° F. Устойчив к истиранию, устойчив к воздействию морской среды, кислот и биологических жидкостей. Немагнитные, даже при резком понижении температуры, могут достигать Rc 50 при понижении температуры и старении. Устойчив к соляной азотная кислота при определенных концентрациях и температурах, а также влажная хлорная среда при комнатной температуре.
Компоненты газотурбинных двигателей: камеры сгорания и форсажные камеры. Другие области применения также включают: высокотемпературные шарикоподшипники, пружины и сердечные клапаны.

(Сплав 218) (UNS S21800) Fe 63, Cr 17, Mn 8, Ni 8,5, Si 4, N 0,13
Высокопрочный полностью аустенитный сплав, устойчивый к истиранию и износу. Значительно более низкая стоимость для продления срока службы детали и снижения затрат на техническое обслуживание.Предел текучести в отожженном состоянии в два раза выше, чем у нержавеющих сталей 304 и 316. Предел прочности при растяжении может превышать 200 тысяч фунтов на квадратный дюйм. Точечная коррозия хлоридов превосходит питтинг типа 316, а стойкость к окислению выше. аналогичен типу 321 при повышенных температурах и обладает отличной стойкостью к криогенным ударам.
Штоки, седла и трим клапана; системы крепления, экран, пальцы, втулки, роликовые подшипники, валы и кольца насосов. Обработка пищевых продуктов, медицинская, автомобильная, аэрокосмическая и ядерная.

HASTELLOY, HAYNES и C-22 являются зарегистрированными торговыми наименованиями Haynes International, Inc.
MONEL & INCONEL - зарегистрированные торговые наименования группы компаний INCO.
NITRONIC - зарегистрированное торговое наименование Armco, Inc.
. CARPENTER и 20Cb-3 являются зарегистрированными торговыми наименованиями Carpenter Technology Corporation.
FERRALIUM - зарегистрированное торговое название компании Langley Alloys, LTD.

Универсальность стали

Тепло может влиять на многие материалы в нашем естественном мире и изменять их. Поскольку сталь нагревается до различных температур, ее цвет и свойства меняются. Эти преобразования позволяют использовать этот металл в самых разных областях, чтобы сделать наш мир лучше и улучшить жизнь всего общества.

Согласно ASM International, «Сталь является таким важным материалом из-за ее огромной гибкости при металлообработке и термообработке, обеспечивающей широкий спектр механических, физических и химических свойств.”

Определения и классификации стали

Прежде чем приступить к обсуждению того, как температура меняет цвет и химические свойства стали, важно определить и понять основы этого удивительного материала.

В промышленности сталь определяется как «сплав на основе железа, ковкий в определенном температурном диапазоне при первоначальном литье, содержащий марганец, обычно углерод, и часто другие легирующие элементы. В углеродистой и низколегированной стали максимальное содержание углерода составляет около 2.0%; в высоколегированной стали около 2,5%. Разделительная линия между низколегированными и высоколегированными сталями обычно составляет около 5% металлических легирующих элементов ».

Затем это определение расширяется до практического понимания в сталелитейной промышленности тысяч возможных составов и применений стали. Хотя конкретное количество невозможно точно рассчитать, общепринятыми пятью классами стали являются: углеродистые стали, легированные стали, нержавеющие стали, инструментальные стали и стали специального назначения, которые обычно являются патентованными.Системы отраслевых обозначений и последующая сортировка стали осуществляется Обществом инженеров автомобильной промышленности (SAE) и Американским институтом черной металлургии (AISI).

Фазы стали

«В металлургии термин фаза используется для обозначения физически однородного состояния вещества, в котором фаза имеет определенный химический состав и особый тип атомных связей и расположения элементов, »- поясняет документ, опубликованный« Промышленными металлургами ».

Для стали существуют три фазы: феррит, цементит и аустенит.Производители стали достигают каждого этапа через температурные изменения. Феррит - это, по сути, железо, и при комнатной температуре обычные стали представляют собой смесь этого материала и цементита. Однако, когда сталь нагревается до температуры выше 1340 градусов по Фаренгейту, цементит растворяется и образует аустенитную фазу. В конце концов, сталь теряет свой магнитный заряд при этой температуре.

Как металлы преобразуются под действием тепла

Согласно данным Metal Supermarkets, металлы преобразуются под действием тепла с точки зрения электрического сопротивления, теплового расширения, структуры и магнетизма.

Электрическое сопротивление

Электрические токи проходят через металлы с разными уровнями сопротивления. Тепло ускоряет электроны, поскольку они поглощают энергию, что фактически увеличивает электрическое сопротивление.

Тепловое расширение

Как и большинство других вещей, сталь расширяется при более высоких температурах. Тепло фактически ускоряет движение атомов в металле.

Структура

Тепло изменяет аллотропную структуру металлов за счет перемещения атомов, что влияет на твердость, прочность и другие свойства стали.Например, когда железо нагревается до температуры выше 1674 градусов по Фаренгейту, оно поглощает углерод. Это приводит к упрочнению стального продукта, который затем может использоваться в производстве высокоуглеродистой стали, например, инструментальной стали.

Магнетизм

Железный компонент стали обладает магнитными свойствами, присущими металлу. Когда сталь нагревается до 1418 градусов по Фаренгейту, она теряет намагниченность.

Изменение цвета и внешнего вида

Различные температуры стали также вызывают изменение окраски материала.Согласно Sciencing, «работа со сталью и изменение ее цвета включает установку достаточного источника тепла, нагрев стали до желаемого цвета, а затем ее закалку и отпуск». Вот типичные изменения цвета стали, которые претерпевают при различных температурах:

  • При 480 градусах по Фаренгейту сталь становится коричневой.
  • При температуре 520 градусов по Фаренгейту сталь становится фиолетовой.
  • При температуре 575 градусов по Фаренгейту сталь становится синей.
  • При температуре 800 градусов по Фаренгейту сталь становится серой.
  • При температуре выше 800 градусов по Фаренгейту сталь дает цвета лампы накаливания.
  • Между 1000 и 1500 градусами по Фаренгейту сталь приобретает все более яркий оттенок красного.
  • Между 1600 и 1900 градусами по Фаренгейту сталь становится оранжевой, а затем желтой.
  • При температуре 2000 градусов по Фаренгейту сталь становится ярко-желтой.

Как только вы достигнете желаемого цвета, снимите сталь с огня, закалите ее в масле и как можно скорее закалите.

Термическая обработка влияет на свойства стали

Согласно American Machine Tools, пять форм термической обработки влияют на свойства стали.

Закалка

Сталь закаливают, нагревая ее до определенной температуры и затем быстро охлаждая в рассоле, масле или воде. Хотя этот процесс повышает прочность стали, он также увеличивает хрупкость. Закаленная сталь используется во всем, от лопат до хирургических инструментов.

Закалка

Из-за эффектов процесса закалки большинство производителей захотят отпустить нагретый металл до определенной температуры, прежде чем позволить стали остыть самостоятельно. Закалка стали, требующая более низких температур, снижает хрупкость, возникающую при закалке. Закаленная сталь популярна в строительстве и горнодобывающей промышленности.

Отжиг

В процессе отжига сталь нагревают до определенной температуры, выдерживают ее в течение определенного периода времени и затем охлаждают до комнатной температуры.Этот процесс снимает внутренние напряжения в металле, а также смягчает сталь, делает ее более пластичной и улучшает зернистую структуру. Изменение скорости охлаждения изменит мягкость стали. Охлаждение обычно осуществляется закапыванием стали в песок или золу, позволяя нагретой печи остыть вместе со сталью внутри. Листовой металл, прошедший процесс штамповки, часто подвергают отжигу.

Нормализация

Этот процесс требует нагрева стали до более высокой температуры, чем требуется для закалки или отжига, с последующим вымачиванием для равномерного нагрева и охлаждения на воздухе.Нормализация снимает внутренние напряжения при механической обработке, ковке или сварке сталей, и они тверже и прочнее, чем отожженные стали.

Поверхностная закалка

Во время этого процесса низкоуглеродистая сталь нагревается до заданной температуры вместе с другим материалом, который разлагается и оставляет углерод на поверхности стали. Когда происходит быстрое охлаждение, внешний слой становится твердым, а внутренний - мягким. Этот процесс отлично подходит для применений, где требуются прочные поверхности, такие как шестерни и кулачки.

Заключение

Сталь, пожалуй, самый универсальный металл, доступный сегодня. Его можно легко изменить, усилить и модифицировать с помощью термообработки, чтобы предоставить широкий спектр решений для приложений в различных отраслях промышленности и по всему миру.

Пластина из жаропрочной нержавеющей стали из сплава 310 / 310S

Многоцелевая аустенитная термостойкая нержавеющая сталь с устойчивостью к окислению в умеренно циклических условиях до 1100 ° C (2010 ° F).

Доступные толщины для сплава 310 / 310S / 310H:

3/16 дюйма 1/4 " 5/16 " 3/8 дюйма 1/2 " 5/8 " 3/4 дюйма 1 "
4.8 мм 6,3 мм 7,9 мм 9,5 мм 12,7 мм 15,9 мм 19 мм 25,4 мм
1 1/4 дюйма 1 1/2 " 1 3/4 дюйма 2 " 2 1/4 дюйма 2 1/2 " 3 "
31.8 мм 38,1 мм 44,5 мм 50,8 мм 57,2 мм 63,5 мм 76,2 мм

Обзор спецификаций

для сплава 310 / 310S / 310H (UNS S31000, S31008, S31009)
W.№ 1.4845:

Сплав 310 (UNS S31000) - это аустенитная нержавеющая сталь, разработанная для использования в высокотемпературных условиях, устойчивых к коррозии. Сплав устойчив к окислению до температуры 2010oF (1100oC) в умеренно циклических условиях.

Из-за высокого содержания хрома и среднего содержания никеля сплав 310 устойчив к сульфидированию и также может использоваться в средах с умеренной науглероживанием.

Для более жестких науглероживающих сред термического технологического оборудования обычно требуются никелевые сплавы, такие как 330 (UNS N08330). Сплав 310 можно использовать в процессах с небольшим окислением, азотированием, цементированием и термоциклированием, хотя максимальная рабочая температура должна быть снижена. Сплав 310 также находит применение в криогенных применениях с низкой магнитной проницаемостью и ударной вязкостью до -450oF (-268oC). При нагревании между 1202 - 1742oF (650 - 950oC) сплав подвержен выделению сигма-фазы.Обработка отжигом на твердый раствор при температуре 2012 - 2102oF (1100 - 1150oC) восстановит определенную прочность.

310S (UNS S31008) - это низкоуглеродистая версия сплава. Он используется для простоты изготовления. 310H (UNS S31009) - модификация с высоким содержанием углерода, разработанная для повышения сопротивления ползучести. В большинстве случаев размер зерна и содержание углерода в пластине могут соответствовать требованиям как 310S, так и 310H.

Сплав 310 можно легко сваривать и обрабатывать стандартными производственными методами.


Приложения

  • Криогенные компоненты
  • Пищевая промышленность
  • Печи - горелки, двери, вентиляторы, трубопроводы и рекуператоры
  • Печи с псевдоожиженным слоем - камеры сгорания угля, решетки, трубопроводы, воздушные камеры
  • Горно-обогатительные комбинаты - металлургическое и сталеплавильное оборудование, оборудование непрерывной разливки
  • Нефтепереработка - системы каталитического улавливания, факелы, рекуператоры, трубодержатели
  • Power Generation - внутреннее устройство газификатора угля, горелки для пылевидного угля, трубодержатели
  • Агломерационные / цементные заводы - горелки, кожухи горелок, системы подачи и разгрузки, ветряные камеры
  • Термическая обработка - крышки и боксы для отжига, решетки горелок, дверцы, вентиляторы, муфели и реторты, рекуператоры, шагающие балки

Стандарты

ASTM........ А 240
ASME ........ SA 240
АПП .......... 5521

Влажная коррозия
Сплав 310 не предназначен для работы во влажных коррозионных средах. Высокое содержание углерода, которое присутствует для улучшения свойств ползучести, отрицательно сказывается на стойкости к коррозии в воде. Сплав склонен к межкристаллитной коррозии после длительного воздействия высоких температур.Однако из-за высокого содержания хрома (25%) сплав 310 более устойчив к коррозии, чем большинство жаропрочных сплавов.

Коррозия при высоких температурах
Высокое содержание хрома (25%) и кремния (0,6%) в сплаве 310 делает его более устойчивым к высокотемпературной коррозии в большинстве рабочих сред. Рабочие температуры указаны ниже.

Окислительные условия (максимальное содержание серы - 2 г / м3)
1922 ° F (1050 ° C) непрерывная работа
Пиковая температура 2012 ° F (1100 ° C)

Условия окисления (максимальное содержание серы более 2 г / м3)
1742 ° F (950 ° C) максимальная температура

Атмосфера с низким содержанием кислорода (максимальное содержание серы - 2 г / м3)
1832 ° F (1000 ° C) максимальная температура

Азотирование или цементация в атмосфере
1562 - 1742 ° F (850 - 950 ° C) максимум

Сплав не работает так же хорошо, как сплав 600 (UNS N06600) или сплав 800 (UNS N08800) в восстановительной, азотированной или науглероживающей среде, но в этих условиях он превосходит большинство жаропрочных нержавеющих сталей.

Типичные характеристики ползучести

Температура Деформация ползучести (МПа) Разрыв при ползучести (МПа)
° С ° F 1000 H 10000 H 100000 H 1000 H 10000 H 100000 H
600 1112 120 100 40 200 140 80
700 1292 50 35 20 80 45 20
800 1472 20 10 8 35 20 8
900 1652 10 6 3 15 10 5
1000 1832 5 3 1.5 9 4 2

Вес,% (все значения являются максимальными, если не указан иной диапазон)

Элемент 310 310S 310H
Хром 24.0 мин. -26,0 макс. 24,0 мин. -26,0 макс. 24,0 мин. -26,0 макс.
Никель 19,0 мин. -22,0 макс. 19,0 мин. -22,0 макс. 19,0 мин. -22,0 макс.
Углерод 0.25 0,08 0,40 мин. - 0,10 макс.
Марганец 2,00 2,00 2,00
Фосфор 0,045 0,045 0.045
Sulfer 0,030 0,030 0,030
Кремний 1,50 1,50 0,75
Утюг Баланс Баланс Баланс

Физические свойства

Плотность
0.285 фунтов / дюйм 3
7,89 г / см 3
Удельная теплоемкость
0,12 БТЕ / фунт- ° F (32 - 212 ° F)
502 Дж / кг- ° K (0 - 100 ° C)
Модуль упругости
28,5 x 10 6 фунтов на кв. Дюйм
196 ГПа

Теплопроводность 212 ° F (100 ° C)
8.0 БТЕ / ч / фут 2 / фут / ° F
10,8 Вт / м- ° К
Диапазон плавления
2470 - 2555 ° F
1354–1402 ° С
Удельное электрическое сопротивление
30,7 мкОм при 68 ° C
78,0 мкОм-см при 20 ° C

Типичные значения при 20 ° C (68 ° F)

Предел текучести
0.2% Смещение
Предел прочности при растяжении
Прочность
Относительное удлинение
дюйм 2 дюйма
Твердость
фунтов на квадратный дюйм (мин.) (МПа) фунтов на квадратный дюйм (мин.) (МПа)% (мин.) (макс.)
35 000 245 80 000 550 45 217 Бринелл

Данные изготовления

Сплав 310 можно легко сваривать и обрабатывать стандартными производственными методами.

Горячее формование

Равномерно нагрейте до 1742 - 2192 ° F (950 - 1200 ° C). После горячего формования рекомендуется окончательный отжиг при температуре 1832–2101 ° F (1000–1150 ° C) с последующей быстрой закалкой.

Холодное формование

Сплав довольно пластичен и по форме очень похож на сплав 316. Холодная штамповка деталей при длительном воздействии высоких температур не рекомендуется, поскольку сплав подвержен выделению карбидов и выделений сигма-фазы.

Сварка

Сплав 310 легко сваривается большинством стандартных процессов, включая TIG, PLASMA, MIG, SMAW, SAW и FCAW.

ПРИМЕЧАНИЕ: Информация и данные в этом техническом паспорте продукта точны, насколько нам известно, но предназначены только для информационных целей и могут быть изменены в любое время без предварительного уведомления.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *