Характеристики жаростойкой стали и жаропрочного металла

7 основных классов жаропрочной стали

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
Теплоустойчивые Состояние в условиях нагрузки До 600 градусов Цельсия долгое время
Жаропрочные Состояние нагруженное Высокие показатели температуры
Жаростойкие
(окалиностойкие)
Ненагруженное, слабонагруженное состояние Температура 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..
Читайте также:
Технология изготовления корпусной мебели своими руками

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.

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

Аустенитно-ферритный класс

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.

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

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.

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.

Ферритный класс

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

Из Х18СЮ производятся трубы пиролизных установок, аппаратура.

Мартенситно-ферритный класс

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

Сплавы, имеющие никелевую основу, и железо никелевые

ХН35ВМТЮ участвует в производстве газовых конструкционных элементов коммуникаций.

Из ХН35ВТР изготавливают конструкции турбинных устройств.

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:

Вольфрам W 3410 градусов
Тантал Ta 3000 градусов
Ниобий Nb 2415 градусов
Ванадий V 1900 градусов
Цирконий Zr 1855 градусов
Рений Re 3180 градусов
Молибден Mo 2600 градусов
Гафний Hf 2222 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»

Жаропрочные стали

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.

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.
Читайте также:
Цемент и портландцемент: разница

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.

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.
Читайте также:
Шкаф-купе в ванную

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.

Жаростойкие и жаропрочные сплавы: разница понятий и свойств материалов

С развитием промышленности и машиностроения возникла необходимость в изготовлении материалов, устойчивых к воздействию высоких температур в несколько сотен градусов. Для таких задач используются керамические подложки и различные тигли, в которых производится нагрев сырья до критических температур. При выборе этих емкостей оценивают их физические и химические свойства, в зависимости от данных критериев подбирают изделия для конкретных задач.

Когда оценивают огнеупоры, новички путаются в таких терминах, как жаропрочные и жаростойкие сплавы. Это материалы с похожим составом, но их свойства отличаются. Поговорим подробнее о том, в чем разница между ними и какие образцы подойдут для работы на производстве.

Читайте также:
Технология изготовления мелкозаглубленного и незаглубленного столбчатого фундамента

Наглядное сравнение определений – жаростойкие и жаропрочные сплавы

При выборе материалов для оборудования важно различать, в чем разница между жаростойкими и жаропрочными сплавами – оба вида могут выдерживать нагрев до критических температур более 1000 °С, разница лишь в возможном времени воздействия, от которого зависят физические и химические свойства.

Разница между материалами:

  1. Жаропрочные сплавы – способны работать при критически высокой температуре в течение определенного периода времени. Выдерживают нагрузки в виде сложнонапряженного состояния, не разрушаются в газовых средах и устойчивы к коррозии.
  2. Жаростойкие сплавы – могут работать в слабонагруженном состоянии при критических температурах непродолжительное время. Устойчивы к воздействию коррозии, выдерживают агрессивные газовые среды.

Как видно из разницы определений, жаропрочные сплавы способны работать при длительном нагреве, жаростойкие – при кратковременном повышении температуры. В связи с такой разницей из материалов первого вида изготавливают нагружаемые узлы и агрегаты, основные детали для оборудования. Жаропрочные сплавы используются в основном для защиты от огня, из них изготавливают комплектующие для вспомогательного оборудования.

Разница свойств материалов

Для производства сплавов используют индукционные и дуговые электропечи, которые работают по технологии вакуумного дугового переплава. Только при воздействии критической температуры в таких условиях удается полностью переплавить сырье для изготовления деталей. Наиболее распространены сплавы на никелевой основе, они классифицируются по ГОСТ 5632-72 на несколько видов. Свойства у образцов могут отличаться, но принцип реакции на температурное воздействие и агрессивные среды – общий.

Подробная информация по температуре представлена в таблице:

Вид сплавов Жаропрочные Жаростойкие
Свойства Способны выдерживать нагрев до 1160-1180 °С, этому значению соответствует начало деформации. Для полного расплавления потребуется не менее 2 часов. Началу деформации соответствует температуре 1160-1180 °С. При данной температуре материал расплавляется за 10-15 минут.

Жаростойкие и жаропрочные сплавы выбирают благодаря их практичным свойствам:

  • устойчивость к воздействию критических температур;
  • высокая прочность при нагреве;
  • антикоррозийная стойкость;
  • способность работать в агрессивных средах.

Различие только в длительности нагрева – для работы в условиях продолжительно высоких температур выбирают жаропрочные стали. При их подборе оценивают особенности конкретного образца по составу и конкретным свойствам, а также особенности технологии производства – температурные значения, старение материала, выдержка и охлаждение на воздухе. По всем этим вопросам можно проконсультироваться с менеджером при оформлении заказа на изготовление продукции.

Жаропрочные стали — состав, марки, виды, применение

Различные марки жаропрочных и жаростойких сталей и сплавов признаются лучшим материалом для изготовления конструкций, функционирующих в особо сложных и агрессивных средах.

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.

Жаропрочный металл и жаростойкость

Ненагруженные конструкции, эксплуатируемые при температуре порядка 550°С в окислительной газовой атмосфере, изготавливаются обычно из жаростойкой стали. К данным изделиям часто относятся детали нагревательных печей. Сплавы на базе железа при температуре больше 550°С склонны активно окисляться, из-за чего на их поверхности образуется оксид железа. Соединение с элементарной кристаллической решеткой и нехватка атомов кислорода приводит к появлению окалины хрупкого типа.

Для улучшения жаростойкости стали в химический состав вводятся:

  • хром;
  • кремний;
  • алюминий.

Данные элементы, соединяясь с кислородом, способствуют формированию в металле надежных, плотных кристаллических структур, благодаря чему и улучшается способность металла спокойно переносить повышенную температуру.

Тип и количество легирующих элементов, вводимых в состав сплава на базе железа, зависит от температуры, в которой эксплуатируется изделие из него. Лучшая жаростойкость у сталей, легирование которых выполнялось на основе хрома. Наиболее известные марки этих сильхромов:

  • 15Х25Т;
  • 08Х17Т;
  • 36Х18Н25С2;
  • Х15Х6СЮ.

С повышением количества хрома в составе жаростойкость увеличивается. С хромом могут создаваться марки металлов, изделия из которых не утратят первоначальных характеристик и при долгом воздействии температуры больше 1000°С.

Особенности жаропрочных материалов

Жаропрочные сплав и стали успешно эксплуатируются при постоянном воздействии больших температур, причем склонность к ползучести не проявляется. Суть данного процесса, которому подвержены стали обыкновенных марок и прочие металлы, в том, что материал, испытывающий воздействие постоянной температуры и нагрузку, медленно деформируется, или ползет.

Читайте также:
Холодильник Ока (15 фото): год выпуска, отзывы

Ползучесть, которой стараются избежать при создании жаропрочных сталей и металлов другого типа, бывает:

  • длительной;
  • кратковременной.

Для определения параметров кратковременной ползучести материалы подвергаются испытаниям: помещаются в печь, нагретую до нужной температуры, а к ним на определенное время прикладывается растягивающая нагрузка. За короткое время проверить материал на склонность к длительной ползучести и выяснить, каков ее предел, не удастся. С этой целью испытуемое изделие в печи подвергается длительной нагрузке.

Важность предела ползучести в том, что он характеризует наибольшее напряжение, ведущее к разрушению разогретого образца после воздействия определенное время.

Свойства жаростойких и жаропрочных сплавов

Для повышения жаростойкости используются легирующие добавки, которые также улучшают прочность металлов. Благодаря легированию на поверхности сплавов образуется защитная пленка, снижающая скорость окисления изделий. Основные легирующие элементы: никель, хром, алюминий, кремний. В процессе нагрева образуются защитные оксидные пленки (Cr,Fe)2O3, (Al,Fe)2О. При содержании 5–8 % хрома жаростойкость стали увеличивается до 700–750 градусов по Цельсию, 17 % хрома – до 1000 градусов, при 25 % хрома – до 1100 градусов.

Жаропрочные марки металлов – сплавы на основе железа, никеля, титана, кобальта, упрочненные выделениями избыточных фаз (карбидов, карбонитридов и др.). Жаропрочностью обладают хромоникелевые и хромоникелевомарганцевые стали. Под воздействием высоких температур они не склонны к ползучести (медленная деформация при наличии постоянных нагрузок). Температура плавления жаропрочной стали составляет 1400-1500 °С.

Характеристика химического состава

Жаропрочные свойства в первую очередь определяются температурой плавления основного компонента сплава, затем его легированием и режимами предшествующей термообработки, определяющими структурное состояние сплава. Основой жаропрочных сталей являются твёрдые растворы или перенасыщенные растворы, способные к дополнительному упрочнению вследствие дисперсионного твердения.

Для кратковременной службы применяются сплавы с высокодисперсным распределением второй фазы, а для длительной службы — структурно-стабильные сплавы. Для длительной службы выбирается сплав не склонный к дисперсионному твердению.

Самым распространённым легирующим элементом в жаропрочных сталях является хром (Cr), который благоприятно влияет на жаростойкость и жаропрочность.

Высоколегированные жаропрочные стали из-за различных систем легирования относятся к различным классам:

  • ферритные (08Х17Т, 1Х13Ю4, 05Х27Ю5),
  • мартенситные (20Х13, 30Х13),
  • мартенситно-ферритные (15Х12ВН14Ф),
  • аустенитные (37Х12Н8Г8МФБ).

Внутри каждого класса различаются стали с различным типом упрочнения:

карбидным, интерметаллидным, смешанным (карбидно-интерметаллидным).

Для котельных установок, работающих длительное время (10 000—100 000 часов) при температурах 500—580 °C, рекомендуются стали перлитного класса, введение молибдена в которые повышает температуру рекристаллизации феррита и тем самым повышает его жаропрочность.

Однако бо́льшую часть жаропрочных сталей, работающих при повышенных температурах, составляют аустенитные стали на хромоникелевой и хромомарганцевой основах с различным дополнительным легированием. Эти стали подразделены на три группы:

  • гомогенные (однофазные) аустенитные стали, жаропрочность которых обеспечивается в основном легированностью твёрдого раствора;
  • стали с карбидным упрочнением;
  • стали с интерметаллидным упрочнением.

Марки жаропрочных и жаростойких сталей

Стали, отличающиеся жаропрочностью и жаростойкостью, по состоянию внутренней структуры подразделяются на несколько категорий:

  • аустенитные;
  • мартенситные;
  • перлитные;
  • мартенситно-ферритные.

При этом стали, относящиеся к категории жаростойких, могут быть представлены еще двумя типами:

  • ферритные;
  • аустенитно-ферритные или мартенситные.

Основные свойства некоторых жароупорных сталей (нажмите для увеличения)

Если рассматривать стали с мартенситной внутренней структурой, то их наиболее известными марками являются:

  • Х5 (из такой жаропрочной стали производят трубы, которые предполагается эксплуатировать при температурах, не превышающих 650°);
  • Х5М, Х5ВФ, Х6СМ, 1Х8ВФ, 1Х12Н2ВМФ (используются для производства изделий, эксплуатируемых при 500–600° на протяжении определенного периода времени (1000–10000 часов));
  • 3Х13Н7С2 и 4Х9С2 (изделия из данных марок могут успешно эксплуатироваться при 850–950°, поэтому из таких сталей производят клапаны двигателей транспортных средств);
  • 1Х8ВФ (изделия из жаропрочной стали этой марки могут успешно эксплуатироваться при температурах, не превышающих 500°, на протяжении 10000 часов и даже дольше; из данного материала, в частности, производят конструктивные элементы паровых турбин).

Листовая жаропрочная сталь используется там, где требуется хорошая стойкость к высокой температуре и к агрессивной среде

Основой мартенситной структуры стали является перлит, который меняет свое состояние в том случае, если в составе материала увеличить количественное содержание хрома. Перлитными являются следующие марки жаропрочных и жаростойких сталей, относящихся к хромомолибденовым и хромокремнистым: Х6С, Х6СМ, Х7СМ, Х9С2, Х10С2М и Х13Н7С2. Чтобы получить из этих сталей материал с внутренней структурой сорбита, который отличается высокой твердостью (не менее 25 единиц по шкале HRC), их сначала закаливают при 950–1100°, а затем подвергают отпуску.

Стальные сплавы с ферритной внутренней структурой, относящиеся к категории жаростойких материалов, содержат в своем химическом составе от 25 до 33% хрома, который и определяет их характеристики. Чтобы придать таким сталям мелкозернистую структуру, изделия из них подвергают отжигу. К сталям данной категории относят марки 1Х12СЮ, Х17, 0Х17Т, Х18СЮ, Х25Т и Х28. Следует иметь в виду, что при нагревании этих сталей до 850° и выше, зерно в их внутренней структуре начинает укрупняться, что приводит к увеличению их хрупкости.

Читайте также:
Что такое стиль классический в интерьере. Классический стиль в интерьере. Как его создать, чем он хорош

Жаропрочная нержавеющая сталь применяется при производстве тонколистового проката, бесшовных труб и различных агрегатов пищевой и химической промышленности

Стали, основу структуры которых составляют мартенсит и феррит, активно применяются для производства изделий различного назначения, используемых в машиностроительной отрасли. Изделия, для изготовления которых применяют такие жаропрочные сплавы, даже на протяжении достаточно длительного времени могут успешно эксплуатироваться при температуре, находящейся в пределах 600°. Наиболее распространенными марками данных жаропрочных сталей являются Х6СЮ, 1Х13, 1Х11МФ, 1Х12В2МФ, 1Х12ВНМФ, 2Х12ВМБФР. Такие жаропрочные сплавы отличаются тем, что хром в их химическом составе содержится в пределах 10–14%, а легирующими добавками, при помощи которых улучшают их химический состав, являются вольфрам, молибден и ванадий.

4 Аустенитно-ферритные и аустенитные жаростойкие сплавы

  • 1. Заказ

Отправьте заявку, либо продиктуйте нужные позиции менеджеру по телефону.

На крупные заказы предоставляем скидки от прайсовой цены.

Работаем более чем с 13 заводами, можем найти и поставить редкие позиции «под заказ».

2. Оплата

Менеджер заполнит договор и проконсультирует по всем вопросам.

Пришлите платежное поручение с отметкой банка для более оперативной отгрузки.

3. Доставка и самовывоз

Согласуйте с менеджером дату и время доставки, пришлите схему проезда и контакты принимающего лица.

В случае самовывоза — отправьте вашему менеджеру данные на автотранспорт.

4. Приёмка и разгрузка

Разгрузка производится силами покупателя, однако, в случае отсутствия специальной техники поможем реализовать разгрузку металла.

Пожалуйста, обеспечьте беспрепятственный заезд автотранспорта на место разгрузки.

Возьмите у водителя-экспедитора отгрузочные документы: товарная накладная, счет-фактура, акт выполненных работ, сертификаты качества на металл.

Тугоплавкие металлы и сплавы

Если в производстве необходимы детали предположительная среда работы, которых будет тысяча или даже две тысячи градусов, то при сплаве нужно использовать тугоплавкие металлы.

Элементы, которые используются и температура их плавления такова:

  • вольфрам (3410°С);
  • тантал (3000°С);
  • ниобий (2415°С);
  • ванадий (1900°С);
  • цирконий (1855°С);
  • рений (3180°С);
  • молибден (2600°С);
  • гафний (2000°С).

Деформируются данные металлы при нагреве, потому что высокая температура провоцирует их изменение в хрупкое состояние. Их волокнистая структура формируется при нагревании до состояния рекристаллизации тугоплавких металлов. Жаропрочность увеличивается за счёт смесей из специальных добавок. А от окисления при температуре свыше тысячи градусов эти материалы защищают добавки из титана, тантала и молибдена.

Так, путём сплавов разных элементов можно добиться нужных качеств жаропрочных материалов, которые можно использовать в самых разнообразных производствах для работы в разных температурных средах.

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.

    Рекомендации

    Специалисты ООО «Альфа-Сталь» добросовестно, в полном объеме и в необходимый срок выполнили государственные контракты №0348100015215000128, 1507701819015000126, 1507701819015000121 на общую сумму 2 319 728,89 руб. на условиях отсрочки платежа.

    Ваше предприятие зарекомендовало себя как надежный поставщик цветного металлопроката. Специалисты ООО «Альфа-Сталь» добросовестно, в полном объеме и в установленные сроки выполнили договорные обязательства на условиях отсрочки платежа.

    ООО «АВИАРЕШЕНИЯ» благодарит компанию ООО «Альфа-Сталь» (ИНН 7707225971) за поставку редких алюминиевых профилей нашей организации.

    Алюминиевый прокат используется нашей организацией для изделий высокой степени ответственности в авиационной промышленности.

    Сплавы, основанные на добавлении никеля с железом

    Никелевые сплавы (56% никеля) или никеле-железные стали(65%) считаются жаропрочными и имеют качественные жаростойкие качества. Основным элементом для легирования сталей подобной группы признается только хром, содержание которого равно 14-23%.

    Что касается стойкости и стабильности, которые сохраняются даже при усиленных нагрузках и повышенной температуры, то обязательным элементом для смешивания металла — никель. Самые востребованные из ХН60В, ХН67ВМТЮ, ХН70, ХН70МВТЮБ, ХН77ТЮ, ХН78Т, ХН78Т, ХН78МТЮ. Часть сплавов этих марок считаются жаропрочными, а другие – жаростойкими.

    Базой мартенситного основания сплава считается перлит, меняющей состояние продукта, если количество хрома в составе увеличить. Перлитными считаются такие единицы жароустойчивых и жаростойких сталей, имеющих отношение к хромомолибденовым и хромокремнистым: Х6С, Х6СМ, Х7СМ, Х9С2, Х10С2М и Х13Н7С2. Для получения материал с сорбитной структурой, отличающегося особой твердостью, их вначале укрепляют при 950–1100°, а после подвергают отпуску.

    Металлические сплавы с ферритной структурой, имеющие отношение к жаростойкой стали для котлов, заключают в собственном хим. составе от 26 до 32% хрома, определяющем свойства. Для придания сталям тонкодисперсную структуру, фабрикаты подвергают обжиганию. Существуют такие марки сталей данной подгруппы 1Х12СЮ, Х17, 0Х17Т, Х18СЮ, Х25Т и Х28. Если эти стали нагреваются до 860° и выше, происходит быстрое укрепление зерна во внутренней структурной формуле, при этом очень сильно повышается ломкость и хрупкость металла, при которой он может быстро прийти в негодность.

    Читайте также:
    Устанавливаем коробку под розетку или выключатель самостоятельно

    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

    Выпускаются различные полуфабрикаты из жаропрочных и жаростойких сталей и сплавов. Стоит отметить жаропрочные прутки и круги, проволоку и нить, жаропрочные листы и полосы, ленту, а также трубы. Перечисленные полуфабрикаты находят применение в областях промышленности, в которых предъявляются высокие требования к жаропрочности и жаростойкости изделий.

    Все о жаропрочных и жаростойких сталях

    1. Характеристики
    2. Виды и марки
    3. Применение
    4. Обработка

    Видов стали больше, чем может это показаться неспециалисту. Они делятся на категории и виды, и каждый вид может иметь еще и внутреннюю классификацию. Так, о жаростойких и жаропрочных сталях можно говорить долго, потому что только видов и марок этих металлов десятки. К слову, жаростойкость и жаропрочность совсем не одно и то же.

    Характеристики

    Стоит пробежаться по понятиям. Жаростойкостью называют устойчивость металлов и сплавов к газовой коррозии при повышенных температурных значениях. Другое название этого термина – окалиностойкость. Жаропрочностью же называется устойчивость металлов и сплавов к деформации пластического типа в условиях механических нагрузок и повышенной температуры. Требования к таким материалам прописаны в ГОСТ 5632-2014.

    Базовые характеристики жаропрочности – ползучесть и длительная прочность. В первом случае речь идет о непрерывной деформации под постоянным напряжением. Ее характеристикой будет предел ползучести, которому свойственно условное растягивающее напряжение. При нем скорость и деформация ползучести достигнут заданной величины за определенное время. Если допуск дан именно по скорости, предел ползучести обозначится сигмой. Если задано удлинение, то в обозначении появятся три индекса – один про испытательную температуру, два других про деформацию и время.

    Детали, которые должны работать годами, предел ползучести имеют с малой деформацией при длительном приложении нагрузки.

    Другая характеристика жаропрочности – длительная прочность. Она характеризует сопротивление стали разрушению при долгом температурном воздействии. Под длительной прочностью понимают условное напряжение, под его действием сталь разрушится через какой-то временной промежуток. Теперь о жаростойкости. Уже говорилось, что жаростойкая сталь может выстоять против коррозионных деформаций поверхности в газовой среде. При этом температура должна быть выше 550 градусов. Сталь, как предполагается, работает в ненагруженном или слабонагруженном состоянии. Жаростойкость стали, если говорить иначе, это и сопротивление окислению.

    Чтобы усилить этот показатель металла, его легируют. То есть включают в него специально подобранные добавки, которые изменяют состав и строение окалины. Например, в состав вводят хром или кремний, они лучше связываются с кислородом, чем железо. А потому в процессе окисления на поверхности появятся плотные оксиды на кремнии или на хроме. И тонкая образовавшаяся пленка не даст процессу окисления продлиться.

    А вот определить химический состав жаростойких материалов – задача, потому что в учет пойдут не только легирующие добавки, но и различные примеси, и то, что может образовываться в результате реакций в процессе плавления. На показатели жаропрочности наиболее влияют титан и ниобий – они препятствуют интеркристаллической коррозии, хром – если его 13% и более, коррозия сплаву не страшна, а также закалка. Последняя может проводиться на воздухе или в воде: это усилит прочность нержавеющей стали и ее же ударное сопротивление.

    Марки жаропрочных сталей и вся информация о них

    Различные марки жаропрочных и жаростойких сталей и сплавов признаются лучшим материалом для изготовления конструкций, функционирующих в особо сложных и агрессивных средах.

    1 Жаростойкие сплавы и стали – что это?

    Окалиностойкость, иначе называемая жаростойкостью, представляет собой способность тех или иных сплавов либо металлов противостоять на протяжении длительного времени при повышенных температурах газовой коррозии. А под жаропрочностью понимают способность металлических материалов не поддаваться разрушению и пластической деформации при высоких температурных режимах работы.

    Ненагруженные конструкции, которые применяются при температурах в районе +550 °С в газовой окислительной атмосфере, обычно изготавливаются из жаростойких металлов. К указанным изделиям часто относят элементы нагревательных печей. Сплавы на базе железа при температурах выше указанных 550 градусов склонны к активному окислению, в результате коего на их поверхности формируется оксид феррума. Это соединение характеризуется элементарной кристаллической решеткой с недостатком атомов кислорода, что приводит к появлению окалины хрупкого типа.

    Читайте также:
    Устройство армопояса фундамента с армированием и опалубкой

    Увеличить жаростойкость стали удается тогда, когда в нее вводят такие элементы, как кремний, хром, алюминий.

    Они способны создавать с кислородом совершенно другие решетки – с очень плотным и надежным строением. Уровень легированности композиции (количество требуемых добавок) подбирают с учетом температуры, при которой планируется применять изделие, изготовленные из него.

    Максимальная жаростойкость присуща материалам на базе никеля (сильхромам). К таковым, в частности, относят следующие марки стали:

    • 36Х18Н25С2;
    • 15Х25Т;
    • 08Х17Т;
    • 15Х6СЮ.

    Вообще, жаростойкость сталей будет тем выше, чем больше в них имеется хрома. Некоторые марки стальных композиций способны без ухудшения своих начальных свойств работать даже при температурах в районе 1150 °С.

    2 Жаропрочные сплавы и стали – что они собой представляют?

    Марки таких сталей идеальны для производства изделий, функционирующих в условиях, когда присутствует явление ползучести и, естественно, повышенные температуры. Ползучестью называют склонность металла к медленной деформации (пластической) при неизменной температуре под влиянием постоянной нагрузки.

    Жаропрочность сплавов зависит от вида имеющейся ползучести, которая может быть:

    • длительной;
    • кратковременной.

    Последняя устанавливается в ходе специально проводимых анализов на растяжение изделий. Обследования осуществляются в течение непродолжительного времени при заранее заданной температуре в нагревательной печи.

    А длительная ползучесть определяется, как вы сами понимаете, на протяжении большего времени воздействия на сталь. И в данном случае главное значение имеет величина предела ползучести – наибольшее напряжение, вызывающее разрушение испытуемого изделия при конкретном времени воздействия и температуре.

    3 Марки жаростойких и жаропрочных сталей – классификация и описание

    По состоянию своей структуры такие сплавы бывают:

    • мартенситно-ферритными;
    • перлитными;
    • аустенитными;
    • мартенситными.

    А жаростойкие сплавы дополнительно подразделяются еще на:

    • аустенитно-ферритные или мартенситные;
    • ферритные.

    Известны следующие марки мартенситных сталей:

    • 3Х13Н7С2 и 4Х9С2 (используются при температурах 850–950° в клапанах автодвигателей);
    • Х5М, 1Х12H2ВМФ, 1Х8ВФ, Х6СМ, Х5ВФ (применяются для производства узлов и разнообразных деталей, работающих в течение 1000–10000 часов при температурах от 500 до 600°);
    • Х5 (из них делают трубы для использования при температурах не более 650°);
    • 1Х8ВФ (применяются для изготовления компонентов паровых турбин, функционируют без потери свойств в течение 10000 часов и более при температуре до 500°).

    Мартенситные сплавы получаются из перлитных при повышении в последних количества хрома. Непосредственно к перлитным относят следующие жаростойкие и жаропрочные стали: Х13Н7С2, Х7СМ, Х9С2, Х10С2М, Х6СМ, Х6С (то есть все виды хромомолибденовых и хромокремнистых составов). Их закаливают при температурах 950–1100 градусов, а затем (при 8100 градусах) выполняют отпуск стали, что позволяет получить твердые материалы (по шкале HRC – не менее 25 единиц) со структурой сорбита.

    Жаростойкие ферритные стали имеют мелкозернистую структуру после их отжига и термообработки. В таких композициях присутствует от 25 до 33 процентов хрома. Используются они для пиролизного оборудования и теплообменников. К ферритным сталям относят далее указанные марки: Х28, Х18СЮ, Х17, Х25Т, 0Х17Т, 1Х12СЮ. Отметим, что их нельзя нагревать более 850 градусов, так как в этом случае изделия станут хрупкими за счет своей крупнозернистой структуры.

    Мартенситно-ферритные сплавы хорошо зарекомендовали себя при производстве машиностроительных деталей, которые планируется использовать при 600° на протяжении существенного времени. Такие жаропрочные стали (1Х13, 1Х12В2МФ, 1Х12ВНМФ, Х6СЮ, 2Х12ВМБФР, 1Х11МФ) легируются молибденом, вольфрамом, ванадием, а хрома в них, как правило, содержится от 10 до 14 процентов.

    4 Аустенитно-ферритные и аустенитные жаростойкие сплавы

    Наибольшей востребованностью пользуются аустенитные стали, структура коих обеспечивается наличием никеля, а жаростойкость – наличием хрома. В подобных композициях иногда встречаются незначительные включения ниобия и титана, углерода в них очень мало. Аустенитные марки при температурах до 1000° успешно противостоят процессу появления окалины и при этом относятся к группе антикоррозионных сталей.

    Сейчас чаще всего предприятия используют описываемые материалы, относимые к дисперсионно-твердеющей категории. Их делят на два вида в зависимости от варианта применяемого упрочнителя – интерметаллического либо карбидного. Именно процедура упрочнения придает аустенитным сталям особые свойства, так востребованные промышленностью. Известные сплавы данной группы:

    • дисперсионно-твердеющие: 0Х14Н28В3Т3ЮР, Х12Н20Т3Р, 4Х12Н8Г8МФБ, 4Х14Н14В2М (оптимальны для изготовления клапанов двигателей транспортных средств и деталей турбин);
    • гомогенные: 1Х14Н16Б, Х25Н20C2, Х23Н18, Х18Н10T, Х25Н16Г7АР, Х18Н12T, 1Х14Н18В2Б (указанные марки находят свое применение в сфере выпуска арматуры и труб, работающих при больших нагрузках, элементов выхлопных систем, агрегатов сверхвысокого давления).

    Аустенитно-ферритные сплавы имеют очень высокую жаропрочность, которая намного больше обычных высокохромистых материалов. Достигается это за счет уникальной стабильности их строения. Такие марки стали нельзя применять для производства нагруженных компонентов из-за их повышенной хрупкости. Зато они прекрасно подходят для изготовления изделий, функционирующих при температурах близких к 1150 °С:

    • пирометрических трубок (марка – Х23Н13);
    • печных конвейеров, труб, емкостей для цементации (Х20Н14С2 и 0Х20Н14С2).
    Читайте также:
    Электрический трубогиб. Основные виды и классификация устройства

    5 Тугоплавкие сплавы и металлы

    В тех случаях, когда требуется изготовить детали, которые смогут применяться при температурах от 1000 до 2000 градусов, используются стали на основе тугоплавким металлов. К ним относят элементы, характеризуемые следующими температурами плавления (в градусах):

    • 3410 – вольфрам;
    • около 3000 – тантал;
    • 2415 – ниобий;
    • 1900 – ванадий;
    • 1855 – цирконий;
    • 3180 – рений;
    • около 2600 – молибден;
    • почти 2000 – гафний.

    Данные металлы деформируются (пластически) при нагреве, что обусловлено высокой температурой их изменения в хрупкое состояние. При нагреве до величин рекристаллизации формируется волокнистая структура тугоплавких металлов и наклеп. Показатель жаропрочности таких материалов обычно увеличивают привнесением специальных добавок. А их защита при температурах более 1000 градусов от окисления обычно выполняется легированием с использованием молибдена, тантала, титана и других элементов.

    Часто используются тугоплавкие сплавы с такими составами:

    • 30 % рения + вольфрам;
    • 40 % ниобия + 60 % ванадия;
    • 48 % железа + 1 % циркония + 5 % молибдена + 15 % ниобия;
    • 10 % вольфрама + тантал.

    6 Особенности сталей на основе никеля и системы железо-никель

    Указанные сплавы, жаростойкость и жаропрочность которых очень высока, имеют в своем составе свыше 55 % никеля и более 65 % комплекса никель + железо. Базовым элементом в обоих видах композиций при этом является хром (его содержится от 14 до 23 %).

    Более высокие показатели стойкости и прочности при повышенных температурах демонстрируют стали на основе никеля: ХН60В, ХН75МБТЮ, ХН60Ю, ХН78Т (жаропрочные) и ХН77ТЮ, ХН70МВТЮБ, ХН70ВМЮ, ХН70, ХН67ВМТЮ (жаростойкие). Обусловлен сей факт процессом формирования на их поверхности при высоких температурах оксидной алюминиевой и хромовой пленки, а также (в твердых растворах) – соединений алюминия и никеля, титана и никеля.

    В никелевых сплавах из-за несущественного содержания в них углерода никогда не появляются карбиды. А их упрочнение – это последствие твердения, характеризуемого дисперсной природой, после выполнения термообработки. Под такой обработкой понимают:

    • создание твердой однородной композиции никеля и легирующих добавок;
    • следующее за этим старение металла (температура процесса – около 750 градусов, иногда – 800).

    В процессе распада твердого пересыщенного состава формируются металлические упрочняющие компоненты, которые существенно увеличивают показатель жаропрочности стали и ее сопротивляемость деформациям.

    Назначение и марки сталей с никелем, с никелем и железом:

    • составляющие газовых конструкций – ХН35ВМТЮ;
    • элементы турбин – ХН35ВТР;
    • диски и лопатки компрессоров – ХН35ВТЮ;
    • роторы турбин – ХН35ВТ, ХН35ВМТ.

    Топ-5 термостойких красок по металлу: применение

    Окрашивание металла придаёт поверхности этого материала более эстетичный вид, позволяет предохранить от негативного воздействия окружающей среды. А при использовании специальных красителей — значительно снизить потери на теплотрассах.

    К сожалению, обычная краска подвержена процессу горения и обугливания. Поэтому если окрашенный металл используется при жёстких температурных условиях, защитный слой полностью выгорает или отшелушивается при нагреве без использования открытого пламени.

    Если заведомо известно, что металлическая деталь будет эксплуатироваться при высокой температуре, то для её окрашивания используется специальная огнеупорная краска.

    Состав огнеупорных красителей

    Основное отличие термоустойчивых красок для металла от обычных заключается в том, что в состав огнеупорных красителей входят пигменты на основе веществ устойчивых к повышенной температуре.

    Большая часть таких красителей содержат в своём составе до 50% двуокиси титана. Которая имеет температуру плавления +1855 градусов и будучи добавлена в краску надёжно связывает её компоненты в однородную массу препятствуя её возгоранию.

    К смеси добавляется оксид двухвалентного железа, который не подвержен разложению при высокой температуре, и также как и оксид титана позволяет более плотно связать имеющиеся в составе компоненты. Жаростойкая краска содержит оксид хрома, который увеличивает её вязкость и устойчивость цвета при воздействии высокой температуры.

    Перечисленные элементы соединяются с использованием жидкой основы, которая может состоять из синтетических или органических негорючих веществ. Такой состав применяется для обработки металлической поверхности, которая может быть нагрета до +1000 градусов.

    Если необходимо окрасить изделия из металла, которые не будет нагреваться выше +200 градусов, то в этом случае возможно применение высокотемпературных красок на основе эпоксидной смолы.

    Сфера применения

    Высокотемпературная краска по металлу применяется для окрашивания:

    • радиаторов отопления,
    • деталей двигателя внутреннего сгорания,
    • печей, котлов, каминов и различных приспособлений для приготовления еды на открытом воздухе.

    Высокотемпературные колеры могут быть использованы как на производстве. Например, при производстве сушильных камер, кровельных материалов или станков, так и в домашних условиях при самостоятельном постройке каминов или печей.

    Вне зависимости от сферы применения высокотемпературной краски необходимо точно знать по каким критериям выбирается высокотемпературных красящий состав.

    Как правильно выбрать

    Только правильно подобранная краска позволит качественно выполнить окрашивание металлического элемента, который эксплуатируется при повышенной температуре.

    Для окрашивания печи работающей на твёрдом топливе, также необходимо использовать огнеупорные красители. Если проигнорировать это правило, то при значительном нагреве обычная краска не только потеряет эстетичный вид, но и может стать причиной пожара.

    При окрашивании деталей печей и каминов необходимо определить из цветного или чёрного металла они изготовлены. Для какого типа поверхности предназначен красящий состав обычно указывается на упаковке, поэтому следует очень внимательно её изучить при покупке товара.

    Топ-5 огнеупорных красок для металла

    Правильный выбор высокотемпературного колера позволит выполнить необходимые работы по окрашиванию элементов отопления, мангала или любых других металлических поверхностей. Подвергающихся воздействию высокой температуры таким образом, чтобы обработанное покрытие прослужило максимально долго.

    Читайте также:
    Технология изготовления корпусной мебели своими руками

    Ниже будет приведён небольшой рейтинг самых популярных брендов высокотемпературных красителей для металла. Которые заслужили доверие как обычных покупателей, так и профессионалов, чья работа связана с изготовлением металлических изделий работающих в жёстких температурных условиях.

    1. Tikkurila Termal — силиконоалюминиевое высокотемпературное средство, которое выдерживает нагрев до +600 градусов.

    Может использоваться как жаростойкая краска по металлу для печей, а также мангалов и барбекю. Обладает отличными эстетичными характеристиками. После правильного нанесения и высушивания декоративное покрытие приобретает металлический блеск и алюминиевый цвет.

    Для эффективной защиты обрабатываемой поверхности достаточно нанести Тиккурила одним слоем с помощью кисти или распылителя. Стоимость банки 680 руб. Средний расход составляет 0,06 л/м2.

    2. КО-870 — высокотемпературная эмаль, которая идеально подходит для окрашивания глушителей автомобилей, а также станков и агрегатов работающих в жёстких температурных условиях.

    Благодаря уникальному составу окрашенные детали могут быть нагреты до температуры +750 градусов без снижения защитных и декоративных качеств данного покрытия.

    Широкое распространение КО-870 в машиностроении обусловлено высокой устойчивостью не только к высокой температуре, но и к парам нефтепродуктов. Цена продукта от 150 руб./кг.

    3. Elcon — термостойкая краска по металлу до 1000 градусов. Отлично подходит для окрашивания металлических деталей печей и каминов.

    Достоинство средства заключается в возможности нанесения на металлические поверхности при отрицательной температуре воздуха. Краска также хорошо переносит воздействия агрессивных сред, не выделяет токсичных веществ, даже при нагревании до максимально возможной температуры.

    Elcon может выпускаться в различных формах. Поэтому если необходимо обработать небольшую площадь, то лучше приобрести высокотемпературный состав в аэрозольном баллончике. Цена: от 171 руб./кг.

    4. Цельсит-600 — высокотемпературная кремнийорганическая эмаль предназначенная для окраски чёрных металлов. Состав краски позволяет сохранить защитный слой при нагревании поверхности до +600 градусов.

    Цельсит-600 может эффективно применяться для защиты металлических поверхностей работающих в условиях агрессивной атмосферы. Краситель легко переносит не только высокую температуру, но и наличие солей, паров нефтепродуктов, высокую влажность.

    Стоимость от 327 руб./кг. При однослойном нанесении расход составляет 110 — 150 г/м2.

    5. Certa — термокраска для металла, которую можно использовать для изделий работающих при температуре от минус 60 до +500-900 градусов.

    Церта-Пласт термостойкая отлично переносит высокую температуру, агрессивные среды и высокую влажность, тем самым защищая металлическую поверхность от коррозионного разрушения.

    Данный состав может наноситься при температуре воздуха до минус 30 градусов без потери качества. Цена за 0,8 кг. — 440 руб.

    Все перечисленные виды высокотемпературных красок отлично подходят для окрашивания деталей работающих в условиях высоких температур. Обычно такие лакокрасочные изделия используются для обработки металлических поверхностей печей и каминов.

    Для окрашивания радиаторов отопления можно приобрести более дешёвые, но не менее эффективные составы, на этикетке которых имеется пометка «Для радиаторов».

    Как наносить

    Первое что необходимо сделать перед нанесением термостойкой краски, это правильно подготовить поверхность. Многие высокотемпературные составы не требуют каких-либо специальных способов подготовки. В этом случае будет достаточно очистить материал от пыли и высушить при наличии на его поверхности влаги, а также обезжирить каким-либо растворителем.

    Если в инструкции сказано о том, что поверхность в обязательном порядке должна быть загрунтована. То на очищенный от загрязнения металл следует нанести слой грунтовки и полностью высушить поверхность, перед нанесением основного слоя лакокрасочного покрытия.

    Для получение качественного покрытия термостойкий слой необходимо нанести на металлическую поверхность несколько раз. Таким образом удаётся получить более качественно покрытие, которое будет иметь отличные декоративные качества и хорошо защищать металлическую поверхность от коррозионного разрушения.

    Заключение

    Без использования высокотемпературных красителей невозможно обойтись, когда нужно покрасить металлическую поверхность контактирующую с открытым пламенем.

    Некоторые производители термостойких красок дают гарантию на свою продукцию сроком более 10 лет. Поэтому при правильном выборе такого средства, можно надолго забыть о необходимости обновлять лакокрасочное покрытие на металлических деталях печей, каминов или любых других поверхностей подвергающихся чрезмерному нагреву.

    Рейтинг
    ( Пока оценок нет )
    Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
    Добавить комментарий

    ;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: