Жаростійка сталь: марка, докладний опис

Жаростійка сталь, марки і види якої розглянемо далі, призначена для тривалого використання з урахуванням впливу високих термічних і електричних навантажень. Спосіб виготовлення цього матеріалу передбачає його подальшу експлуатацію протягом тривалого періоду без деформацій. Особливості цього виду стали: висока міцність і повзучість. Розглянуті метали переважно використовуються для будівництва конструкцій ненавантаженого типу, що експлуатуються під впливом газової окисної середовища і температур в діапазоні від 500 до 2000 градусів за Цельсієм.

Характерні особливості

Марки жароміцних і жаростійких сталей відрізняються тривалою міцністю. Цей показник передбачає можливість протистояння матеріалу негативним зовнішнім чинникам протягом тривалого часу. Висока повзучість – це вплив на безперервну деформацію сталі в умовах підвищеної труднощі в плані експлуатації та обслуговування. Від цих факторів залежить можливість використання матеріалу в тій чи іншій сфері. Повзучість характеризує граничний відсоток деформації, який в цьому випадку становить від 5 відсотків на 100 годин до 1 % на 100 тисяч годин. За ГОСТ 5632-72 будь-яка марка жароміцної сталі не повинна включати в себе добавки сурми, свинцю, олова, миш'яку і вісмуту. Це обумовлено тим, що зазначені матеріали мають малу температуру плавлення, а це негативно позначається на характеристиках кінцевого продукту. Деякі елементи при нагріванні виділяють негативні для здоров'я людини випаровування, що також позначається на їх непридатності для включення в подібного роду стали. В результаті оптимальним складом для виготовлення матеріалу є залізна основа з домішкою хрому, нікелю та інших металів, стійких до високих температур і окислювальним процесам різного роду.

Жаростійка сталь: марки

Нижче наведені основні марки розглянутого матеріалу:

Марка P-193 містить не більше одного відсотка вуглецю, 06 % марганцю і кремнію, а також близько 30 % нікелю і хрому, 2 % титану.

Тинидур: вуглець – до 013 %, марганець і кремній – не вище 1 %, хром – 16 %, алюміній – до 02 %, нікель – 30-31 %.

Жаростійка сталь марки А-286 включає в себе в процентному співвідношенні 005 % вуглецю, 135 % марганцю, 25 % нікелю, 055 % кремнію, 125 % молібдену, 2 % титану.

Тип DVL42: 01 % вуглецю, не більше одного відсотка марганцю, 33 % нікелю, 23 % кобальту, до 1 % кремнію, 5 % молібдену, 17 % титану.

DVL52 має схожий склад з зазначеної вище маркою, тільки замість титану в склад входить до 45 відсотка танталу.

Хромадур: 011 % вуглецю, 06 % кремнію, 118 % марганцю, 065 % ванадію, 075 % молібдену.

Всі зазначені різновиди жароміцної сталі виробляються за схожою технологією, відрізняється тільки склад. Решта припадає на залізо. Воно є основою для будь-яких типів розглянутого матеріалу.

Виробництво

Марки жароміцних сталей для печей, як і їхні аналоги, вимагають дотримання певних умов при виплавці. На відміну від виробництва звичайних сталей, в склад сплаву має інтегруватися мінімальне включення вуглецю, що спрямоване на забезпечення необхідного ступеня міцності. У зв'язку з цим кокс не підходить для топки печей. Замість нього використовується кисень газоподібного типу. Він дає можливість досягати швидкого температури плавлення металу за короткий термін.
Як правило, розглянутий матеріал виробляють переважно з вторинної сировини. Хром і сталь поміщають одночасно в піч, а спалюється кисень розігріває метал до ступеня плавлення. У процесі відбувається окислення вуглецю, що виділяється, який за технологією потрібно прибрати зі складу сплаву. Кремній в невеликих кількостях дає можливість захистити хром від окислення, також на початку плавлення додається нікель. Інші присадки змішуються з основною сировиною в кінці процесу. Температура проведення процедури становить близько 1800 градусів за Цельсієм.

Обробка

Обробка будь-якої марки нержавіючої жароміцної сталі здійснюється за допомогою підготовлених твердих різців. Вони виготовляються з металів, вміщуючих кобальтові та вольфрамові сплави. Решті технологічний процес практично ідентичний обробці стандартних марок. Вона проводиться на штатних гвинторізних токарних верстатах з використанням стандартних мастильних матеріалів і охолодних рідин. Техніка безпеки також не відрізняється. Зварювальні роботи з даного матеріалу виконуються дуговим або аргонним методом. До початку зварювання обидві з'єднуються деталі повинні пройти загартування, яке полягає в нагріванні елемента до 1000 градусів і подальшому миттєвому охолодженні. Подібний спосіб дає можливість уникнути появи тріщин в процесі зварювання. Важливо при цьому зберегти ступінь якості шва на рівні основного матеріалу, інакше можуть з'явитися серйозні неполадки під час експлуатації.

Застосування

Розглянутий матеріал використовується в умовах, коли мається на увазі постійна теплове навантаження на деталь. Наприклад, вкажіть марку жароміцної сталі сильхром для клапанів або схожих виробів, і переконайтеся в її ефективності. Також даний склад використовується часто для спеціальних печей з високою температурою нагріву. Особливості стали дозволяють витримати до декількох десятків тисяч робочих циклів, що істотно знижує собівартість продукції.
Аустенітні марки застосовуються у виробництві роторів, лопатей турбінних і клапанів двигунів. Вони мають відмінну опірність високих температур і посилену стійкість до вібраційних і механічних впливів. Чорна марка жароміцної сталі з підвищеною опірністю корозії використовується переважно для виробництва конструкцій, застосування яких виконується на відкритому повітрі або в умовах підвищеної вологості. До особливостей цього виду можна віднести високу включення у складі хрому, який дає можливість підвищити ефективність протистояння окислення і іншим руйнівним процесам.

Жароміцні сталі литі: марки для ланок ланцюга, трубопроводів і клапанів

Серед даної категорії сталей мартенситного класу, найбільш відомими є наступні марки:

Х-5. З цієї сталі виготовляють трубопроводи, орієнтовані на роботу при температурі не вище 650 градусів.

1Х8ВФ, Х5ВФ, Х5М – використовуються для випуску труб і обладнання, розрахованого на експлуатацію при температурі 500-600 градусів. При цьому період роботи обмежений (від однієї до ста тисяч годин).

4Х9С2 3Х13Н7С2 – витримують термічну навантаження до 950 градусів за Цельсієм, служать для виготовлення клапанів двигунів транспортних засобів.

1Х8ВФ – марка підходить для виробництва парових турбін, витримує навантаження до 500 градусів з ресурсом роботи не менше 10 тисяч годин.

Структурні нюанси

Марки жароміцної сталі для котлів з мартенситною структурою в своїй основі мають перліт. Він змінює свій стан, у залежності від вмісту хрому. Для отримання виробів з внутрішнім показником високотвердого сорбіту, матеріал спочатку гартують при температурі не менше 950 градусів, після чого піддають відпустці. До таких марок належать: Х10С2М, Х6С, Х7СМ, Х9С2. Перлітні види відносяться до хроммолібденовим і хромокремнистим категорій. Сталеві сплави, які містять у складі до 33 відсотків хрому, відносяться до жаростійким матеріалів з феритної внутрішньою конфігурацією. Вироби з цього матеріалу піддаються відпалу, що дозволяє сформувати дрібнозернисту структуру. При нагріванні таких сталей вище 850 градусів, зернистість стає вище, що призводить до збільшення крихкості матеріалу. Марки цієї категорії: Х17 1Х12СЮ, Х25Т, Х28 0Х17Т.

Тугоплавкі стали

Для експлуатації виробів, що витримують до двох тисяч градусів, використовуються тугоплавкі метали. Нижче наведені елементи, які використовуються в таких складах, і їх температура плавлення в градусах за Цельсієм:

Ванадій – 1900.

Тантал – 3000.

Вольфрам – 3400.

Ніобій – 2415.

Молібден – 2600.

Реній – 3180.

Цирконій – 1855.

Гафній – 2000.

Конфігурація цих металів змінюється при нагріванні, оскільки висока температура дозволяє перевести їх у крихкий стан. Волокниста структура елементів досягається шляхом рекристалізації тугоплавких сталей. Підвищення жароміцності матеріалу виконується за допомогою додавання спеціальних сумішей. Подібним чином склади захищаються і від окислення.

На закінчення

Інша назва жароміцної марки сталі (нержавійки) – окалиноустойчивая. Подібні матеріали наділяються такою якістю в процесі виробництва. В результаті вони здатні функціонувати тривалий період в умовах високих термічних впливів без деформацій, проявляючи при цьому протистояння газової корозії. Простіше кажучи, за допомогою сплавів різних елементів домагаються оптимальних якостей жаростійких матеріалів, в залежності від передбачуваних умов експлуатації. Жароміцні сталі, представлені на сучасному ринку великою різноманітністю марок, як і жаростійкі сплави різних категорій, визнаються більшістю фахівців кращим матеріалом для виготовлення деталей і частин конструкцій і обладнання, експлуатація якого проводиться в постійному контакті з високими температурами, агресивним середовищем або іншими складними впливами.