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

alexxlab | 13.09.2016 | 0 | Вопросы и ответы

Содержание

Жаропрочные стали: состав, марки, виды, применение

Жаропрочные стали сегодня встречаются крайне часто, так как могут использоваться в условиях контакта с агрессивными средами. Типичные изделия, которые изготавливаются из жаропрочных современных сталей: камины и печи, а также котлы и дымоходы. Рассмотрим особенности подобного металла подробнее.

Жаропрочные стали

Основные характеристики

Жаропрочные стали и сплавы могут использоваться для изготовления изделий, которые могут эксплуатироваться при воздействии высоких температур. Обычные стали при воздействии агрессивной среды могут медленно деформироваться, так как воздействие повышенной температуры становится причиной повышения пластичности.

Для того чтобы определить характеристики жаропрочной стали проводятся специальные испытания, особенностями которых можно назвать нижеприведенные моменты:

  1. Жаропрочные стали размещают в печи, после чего нагревают до определенной температуры.
  2. На помещенный сплав оказывается растягивающая нагрузка.

Среди других особенностей отметим следующие моменты:

  1. Высокую жаростойкость. Даже при длительном воздействии высокой температуры основные эксплуатационные качества сплава остаются неизменными.
  2. Прочность к механическому воздействию. При этом металл может сохранять длительную прочность при температурах, которые в иных случаях становятся причиной перестроения кристаллической сетки и изменения основных качеств.
  3. Химический состав сплава также остается неизменным несмотря на воздействие агрессивной среды. Некоторые жаропрочные стали способны выдерживать воздействие агрессивной среды, представленной газами, кислотами и другими веществами.
  4. Низкий показатель прокаливаемости и свариваемости создает довольно много проблем при изготовлении деталей путем сварки.
  5. При добавлении хрома и некоторых других легирующих элементов материал становится коррозионностойким.

Жаропрочная сталь

По тому, сколько жаропрочная сталь может выдерживать воздействие рабочей среды выделяют две категории:

  1. Стали жаропрочные длительного нагрева. Подобный материал может выдерживать длительное воздействие, но при этом температура зачастую не достигает критических значений. Примером можно назвать трубы, которые применяются для транспортировки различной среды
  2. Стали жаропрочные кратковременного нагрева применяются в случае стремительного скачка температуры, значение которой может составлять несколько тысяч градусов Цельсия.

Жаростойкая сталь не подвержены деформации и разрушению по причине необычного химического состава. Именно поэтому основная классификация проводится по концентрации определенных легированных элементов.

Виды жаропрочных сталей

Жаропрочная нержавеющая сталь классифицируется по состоянию внутренней структуры:

  1. Перлитные.
  2. Мартенситные.
  3. Аустенитные.
  4. Мартенситно-ферритные.

Кроме этого все жаропрочные стали марки разделяются на следующие категории:

  1. Ферритные.
  2. Аустеннитно-ферритные.

Рассматривая мартенситные жаропрочные стали можно выделить следующе сплавы:

  1. Х5 применяется для производства трубы, которая будет эксплуатироваться для подачи среды, температура которой не будет превышать 650 градусов Цельсия.
  2. Х5М или Х6СМ могут использоваться для производстве деталей, эксплуатация которых проводится при температуре от 500 до 600 градусов Цельсия. Стоит учитывать, что подобные марки жаропрочных сталей доступны для недлительной эксплуатации.
  3. 4Х9С2 и 3Х13Н7С2 предназначены для эксплуатации при температуре до 950 градусов Цельсия. Стоит учитывать, что этот металл предназначен для производства клапанов двигателей внутреннего сгорания транспортных средств.
  4. 1Х8ВФп представляет собой также жаропрочную сталь, которая может удачно эксплуатироваться при температуре не выше 500 градусов Цельсия на протяжении десятков тысяч часов. Подходит этот спав для производстве элементов, используемых при изготовлении паровой турбины.

Очень часто в состав добавляется хром, за счет чего получается мартенситный сплав. Наиболее распространенными вариантами подобных металлов можно назвать Х6С и Х9С2, Х7СМ и Х10С2М. Среди особенностей их производства можно отметить нижеприведенные моменты:

  1. После процесса легирования проводится закалка при температуре около 1000 градусов Цельсия.
  2. Придать жаропрочность можно путем последующего отпуска металла при температуре 8100 градусов Цельсия. за счет этого создается твердая структура сорбита, которая может выдерживать длительный нагрев.

Для получения подобных составов требуется специальное оборудование, при помощи которого и проводится отпуск при сильном нагреве структуры.

Особенностями ферритных сплавов можно назвать нижеприведенные моменты:

  1. Прочность и жаропрочность достигаются за счет создания мелкозернистой структуры. Получается она после закалки, обжига и отпуска при определенных режимах.
  2. Как правило, в рассматриваемом составе есть от 20-30 процентов хрома. Основные эксплуатационные качества позволяют использовать металл при изготовлении теплообменников.

Примерами ферритных сплавов можно назвать марки Х28 и Х17, Х18СЮ и другие. Нагрев проводится до температуры 180 градусов Цельсия, при более высоких показателях поверхность станет более хрупкой по причине мелкозернистой структуры.

Мартенситно-ферритный состав применяется при производстве машиностроительных деталей. Особенности структуры позволяют проводить ее нагрев до температуры 600 градусов Цельсия без изменения основных эксплуатационных качеств.

Наибольшей востребованностью пользуются жаростойкие сплавы двух основных групп:

  1. Дисперсионно-твердеющие. Подобные составы больше всего подходят для изготовления деталей турбин или клапанов двигателя. Они подвержены длительному нагреву и частому охлаждению. Стоит учитывать, что падение и повышение температуры в большинстве случаев становится причиной перестроения структуры сплава, но дисперсионно-твердеющие могут выдерживать подобное воздействие на протяжении всего срока эксплуатации.
  2. Гомогенные. Применяются они для производства труб или арматуры, которые будут подвергаться большой нагрузке. Стоит учитывать, что трубы во время эксплуатации подвергаются не только воздействию со стороны рабочей среды, но и давлению, а также ударной нагрузке.

Есть жаропрочные стали, которые могут выдерживать воздействие огромных температур. Примером назовем следующие сплавы:

  1. Тантал является одним из самых жаропрочных сплавов, так как может выдерживать воздействие температуры 3000°С.
  2. Вольфрам не реагирует на воздействие окружающей температуры 3410°С.
  3. Ванадий применяется при воздействии окружающей среды 1900°С.
  4. Ниобий не реагирует на воздействие температуры 2415°С.
  5. Рений самый жаропрочный сплав, который не реагирует на воздействие среды 3180°С.
  6. Цирконий можно эксплуатировать при 1855°С.
  7. Гафний применяется в том случае, если на деталь будет оказываться воздействием температуры 2000°С.
  8. Молибден может эксплуатироваться при 2600°С.

Столь высокая жаропрочность достигается путем добавления различных легирующих элементов. Окисление легирующих элементов приводит к защите структуры от воздействия окружающей среды.

Жаропрочные сплавы также классифицируются следующим образом:

  1. 30% рения с добавкой небольшого количества вольфрама.
  2. 10% вольфрама с добавлением незначительного количества тантала.
  3. 10% ниобия и 60% ванадия.
  4. 48% железа и 1% циркония, а также 5% молибдена и 15% ниобия.

Вышеприведенная информация определяет то, что высоко жаропрочная сталь может классифицироваться по следующим показателям:

  1. Температура окружающей среды, при которой сплав не изменяет свои эксплуатационные качества.
  2. Длительность нагрева.
  3. Устойчивость к воздействию химической среды или повышенной влажности.

Сегодня из жаропрочной нержавеющей стали изготавливаются самые различные детали, которые могут эксплуатироваться в опасной среде. Подобная жаропрочная сталь может выдерживать не только длительный нагрев, но и не реагирует на воздействие окружающей среды.

Применение жаропрочных сталей

Область применения рассматриваемого типа сплавов весьма большая. Жаропрочные стали и сплавы предназначены для применения при условии воздействия высокой температуры или агрессивной окружающей среды. Жаропрочные стали применяют для изготовления:

  1. Корпусных деталей, которые будут подвержены нагреву.
  2. Деталей конструкции двигателей внутреннего сгорания.
  3. Деталей и элементов, которые могут контактировать с различной агрессивной средой: жидкость, химикаты и так далее.

Изготовление деталей работающих при температурах более 400 градусов Цельсия не должно проводится с использованием обычного металла, так как из-за нагрева они потеряют свою прочность и жесткость.

Нагрев становится причиной изменения кристаллической решетки, за счет чего из состав выделяется углерод. Обезуглероживание становится причиной потери прочности и твердости поверхности. При изготовлении деталей паровых двигателей или современных двигателей внутреннего сгорания применение обычной стали приведет к ее расширению, за счет чего линейные размеры изменяться. Критическое изменение линейных размеров становится причиной, по которой конструкция перестает правильно работать.

Усложнение процесса производства рассматриваемого сплава становится причиной существенного повышения его стоимости. Однако в большинстве случаев снизить стоимость конструкций нельзя по причине того, что обычные стали будут быстро изнашиваться.

Деталь из жаропрочной стали

Примером применения жаропрочных сталей можно назвать нижеприведенную информацию:

  1. Турбины работают в сложных эксплуатационных условиях. Для ее изготовления часто используется легированный сплав на основе хрома ХН35ВТР. Подобный материал может выдерживать постоянную нагрузку и вибрацию, а также воздействие жара без изменения своих линейных размеров.
  2. При изготовлении газовых конструкций могут применять ХН35ВМТЮ. Сгорание газа приводит к нагреву рабочей среды до довольно высокой температуры.
  3. Компрессоры, которые работают с нагреваемой средой, имеют в качестве подвижного элемента конструкции диски и лопатки. Для повышения КПД подобной конструкции при их изготовлении используется листовой металл небольшой толщины, что существенно снижает устойчивость к воздействию рабочей среды. Именно поэтому при их изготовлении применяется легированный сплав ХН35ВТЮ.
  4. Роторы турбин также могут быть подвержены воздействию жара. При их изготовлении чаще всего применяют ХН35ВТ.

Важной особенностью рассматриваемых сплавов можно назвать сложность проведения сварочных работ. Жаропрочным сталям характерен процесс разрушения холодного шва. Для решения подобной проблемы применяется современная технология сваривания, которая имеет следующие особенности:

  1. Для устранения рассматриваемого недостатка проводится общий или локальный нагрев поверхности, что повышает ее пластичность. Данная процедура также проводится для минимизации разницы между температурой на периферии и в точке сварки, что позволяет существенно снизить показатель напряжения.
  2. После выполнения сварочных работ зачастую проводится отпуск готового изделия на протяжении нескольких часов и при температуре до 2000°С.

За счет отпуска проводится удаление основной части растворенного в структуре водорода, а остаточный аустенит преобразуется в мартенсит.

Сегодня насчитывается несколько десятков разновидностей жаропрочных сталей, все они обладают своими определенными особенностями. Кроме этого отметим, что довольно часто они обладают также коррозионной стойкостью, так как в состав добавляется большое количество хрома. Коррозионная стойкость ко всему прочему существенно повышает срок эксплуатации изделия. Однако сложности, возникающие при легировании и последующем термической обработке существенно повышают стоимость изделий. Кроме этого, жаропрочные сплавы могут иметь самое различное количество легирующих элементов, которые могут придавать материалу и другие особые эксплуатационные качества, к примеру, повышение электропроводности.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

 

stankiexpert.ru

Жаропрочная сталь: марка, подробное описание

Жаропрочная сталь, марки и виды которой рассмотрим далее, предназначена для длительного использования с учетом воздействия высоких термических и электрических нагрузок. Способ изготовления данного материала предусматривает последующую его эксплуатацию в течение длительного периода без деформаций. Особенности этого вида стали: высокая прочность и ползучесть. Рассматриваемые металлы преимущественно используются для постройки конструкций ненагруженного типа, эксплуатируемых под воздействием газовой окислительной среды и температур в диапазоне от 500 до 2000 градусов по Цельсию.

Характерные особенности

Марки жаропрочных и жаростойких сталей отличаются длительной прочностью. Этот показатель подразумевает возможность противостояния материала отрицательным внешним факторам на протяжении длительного времени. Высокая ползучесть – это влияние на непрекращающуюся деформацию стали в условиях повышенной трудности в плане эксплуатации и обслуживания.

От указанных факторов зависит возможность использования материала в той или иной сфере. Ползучесть характеризует предельный процент деформации, который в рассматриваемом случае составляет от 5 процентов на 100 часов до 1 % на 100 тысяч часов. По ГОСТУ 5632-72 любая марка жаропрочной стали не должна включать в себя добавки сурьмы, свинца, олова, мышьяка и висмута. Это обусловлено тем, что указанные материалы имеют малую температуру плавления, а это негативно сказывается на характеристиках конечного продукта. Некоторые элементы при нагревании выделяют негативные для здоровья человека испарения, что также сказывается на их непригодности для включения в подобного рода стали. В результате оптимальным составом для изготовления материала является железная основа с примесью хрома, никеля и прочих металлов, устойчивых к высоким температурам и окислительным процессам различного рода.

Жаропрочная сталь: марки

Ниже приведены основные марки рассматриваемого материала:

  • Марка P-193 содержит не более одного процента углерода, 0,6 % марганца и кремния, а также порядка 30 % никеля и хрома, 2 % титана.
  • Тинидур: углерод – до 0,13 %, марганец и кремний – не выше 1 %, хром – 16 %, алюминий – до 0,2 %, никель – 30-31 %.
  • Жаропрочная сталь марки А-286 включает в себя в процентном соотношении 0,05 % углерода, 1,35 % марганца, 25 % никеля, 0,55 % кремния, 1,25 % молибдена, 2 % титана.
  • Тип DVL42: 0,1 % углерода, не более одного процента марганца, 33 % никеля, 23 % кобальта, до 1 % кремния, 5 % молибдена, 1,7 % титана.
  • DVL52 имеет похожий состав с указанной выше маркой, только вместо титана в состав входит до 4,5 процента тантала.
  • Хромадур: 0,11 % углерода, 0,6 % кремния, 1,18 % марганца, 0,65 % ванадия, 0,75 % молибдена.

Все указанные разновидности жаропрочной стали производятся по схожей технологии, отличается только состав. Оставшаяся часть приходится на железо. Оно является основой для любых типов рассматриваемого материала.

Производство

Марки жаропрочных сталей для печей, как и их аналоги, требуют соблюдения определенных условий при выплавке. В отличие от производства обычных сталей, в состав сплава должно интегрироваться минимальное включение углерода, что направлено на обеспечение требуемой степени прочности. В связи с этим кокс не подходит для топки печей. Вместо него используется кислород газообразного типа. Он дает возможность достигать быстрой температуры плавления металла за короткий срок.

Как правило, рассматриваемый материал производят преимущественно из вторичного сырья. Хром и сталь помещают одновременно в печь, а сжигаемый кислород разогревает металл до степени плавления. В процессе происходит окисление выделяемого углерода, который по технологии нужно убрать из состава сплава. Кремний в небольших количествах дает возможность защитить хром от окисления, также в начале плавления добавляется никель. Остальные присадки смешиваются с основным сырьем в конце процесса. Температура проведения процедуры составляет порядка 1800 градусов по Цельсию.

Обработка

Обработка любой марки нержавеющей жаропрочной стали осуществляется при помощи подготовленных твердых резцов. Они изготавливаются из металлов, вмещающих кобальтовые и вольфрамовые сплавы. Остальной технологический процесс практически идентичен обработке стандартных марок. Она проводится на штатных винторезных токарных станках с использованием стандартных смазочных и охлаждающих жидкостей. Техника безопасности также не отличается.

Сварочные работы по рассматриваемому материалу выполняются дуговым либо аргонным методом. До начала сваривания обе соединяемые детали должны пройти закаливание, заключающееся в нагревании элемента до 1000 градусов и последующем мгновенном охлаждении. Подобный способ дает возможность избежать появления трещин в процессе сварки. Важно при этом сохранить степень качества шва на уровне основного материала, иначе могут появиться серьезные неполадки во время эксплуатации.

Применение

Рассматриваемый материал используется в условиях, когда подразумевается постоянная тепловая нагрузка на деталь. Например, назначьте марку жаропрочной стали сильхром для клапанов либо похожих изделий, и убедитесь в ее эффективности. Также данный состав используется часто для специальных печей с высокой температурой нагрева. Особенности стали позволяют выдержать до нескольких десятков тысяч рабочих циклов, что существенно снижает себестоимость продукции.

Аустенитные марки применяются в производстве роторов, турбинных лопастей и клапанов двигателей. Они имеют отличную сопротивляемость высоким температурам и усиленную устойчивость к вибрационным и механическим воздействиям. Черная марка жаропрочной стали с повышенной сопротивляемостью коррозии используется преимущественно для производства конструкций, применение которых выполняется на открытом воздухе либо в условиях повышенной влажности. К особенностям этого вида можно отнести высокое включение в составе хрома, который дает возможность повысить эффективность противостояния окислению и прочим разрушительным процессам.

Литые жаропрочные стали: марки для звеньев цепи, трубопроводов и клапанов

Среди данной категории сталей мартенситного класса, наиболее известными являются следующие марки:

  • Х-5. Из этой стали производят трубопроводы, ориентированные на работу при температуре не выше 650 градусов.
  • 1Х8ВФ, Х5ВФ, Х5М – используются для выпуска труб и оборудования, рассчитанного на эксплуатацию при температуре 500-600 градусов. При этом период работы ограничен (от одной до ста тысяч часов).
  • 4Х9С2, 3Х13Н7С2 – выдерживают термическую нагрузку до 950 градусов по Цельсию, служат для изготовления клапанов моторов транспортных средств.
  • 1Х8ВФ – марка подходит для производства паровых турбин, выдерживает нагрузку в 500 градусов с ресурсом работы не менее 10 тысяч часов.

Структурные нюансы

Марки жаропрочной стали для котлов с мартенситной структурой в своей основе имеют перлит. Он меняет свое состояние, в зависимости от содержания хрома. Для получения изделий с внутренним показателем высокотвердого сорбита, материал сначала закаливают при температуре не менее 950 градусов, после чего подвергают отпуску. К таким маркам относятся: Х10С2М, Х6С, Х7СМ, Х9С2. Перлитные виды относятся к хромомолибденовым и хромокремнистым категориям.

Стальные сплавы, которые содержат в составе до 33 процентов хрома, относятся к жаростойким материалам с ферритной внутренней конфигурацией. Изделия из этого материала подвергаются отжигу, что позволяет сформировать мелкозернистую структуру. При нагреве таких сталей выше 850 градусов, зернистость становится выше, что приводит к увеличению хрупкости материала. Марки этой категории: Х17, 1Х12СЮ, Х25Т, Х28, 0Х17Т.

Тугоплавкие стали

Для эксплуатации изделий, выдерживающих до двух тысяч градусов, используются тугоплавкие металлы. Ниже приведены элементы, которые используются в таких составах, и их температура плавления в градусах по Цельсию:

  • Ванадий – 1900.
  • Тантал – 3000.
  • Вольфрам – 3400.
  • Ниобий – 2415.
  • Молибден – 2600.
  • Рений – 3180.
  • Цирконий – 1855.
  • Гафний – 2000.

Конфигурация этих металлов меняется при нагреве, поскольку высокая температура позволяет перевести их в хрупкое состояние. Волокнистая структура элементов достигается путем рекристаллизации тугоплавких сталей. Повышение жаропрочности материала выполняется посредством добавления специальных смесей. Подобным образом составы защищаются и от окисления.

В заключение

Другое название жаропрочной марки стали (нержавейки) – окалиноустойчивая. Подобные материалы наделяются таким качеством в процессе производства. В результате они способны функционировать длительный период в условиях высоких термических воздействий без деформаций, проявляя при этом противостояние газовой коррозии. Проще говоря, посредством сплавов различных элементов добиваются оптимальных качеств жаростойких материалов, в зависимости от предполагаемых условий эксплуатации.

Жаропрочные стали, представленные на современном рынке большим разнообразием марок, как и жаростойкие сплавы различных категорий, признаются большинством специалистов лучшим материалом для изготовления деталей и частей конструкций и оборудования, эксплуатация которого проводится в постоянном контакте с высокими температурами, агрессивной средой либо другими сложными воздействиями.

fb.ru

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.

pechnoy.guru

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







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

www.metotech.ru

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.

thermalinfo.ru

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.

 

 

promplace.ru

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.

www.globus-stal.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о

Рубрики