Основные характеристики — жаропрочность и жаростойкость
Эти термины обозначают различные свойства сталей и других металлов, касающихся физического состояния.
- Жаростойкость — способность оказывать сопротивление газовой коррозии поверхности при высоких температурах. Синоним — окалиностойкость. Под воздействием высоких температур металлы не разрушаются и не деформируются даже при длительном воздействии высокой температуры в газовой среде.
- Жаропрочность — способность сохранять твердость при высоких температурах без возникновения такого явления, как ползучесть. Этот термин обозначает свойство металлов медленно деформироваться при постоянно действующих высоких температурах и стабильных нагрузках.
Жаростойкие металлы используются в строительстве, металлургии и технике в конструкциях, находящихся под постоянным воздействием окислительных газов в диапазонах температур с верхним показателем в 550 0С. В основном это различные элементы нагревательных печей и котлов.
При переходе этого температурного порога, железосодержащие сплавы вступают в фазу активного окисления, и на их поверхности появляется пленка оксида железа. Она обладает очень рыхлой структурой и по своей физической сути является хрупкой окалиной с недостаточным количеством атомов кислорода.
Повысить уровень сопротивления высокой температуре в плане снижения интенсивности окисления помогают введенные в сплав атомы алюминия, кремния и хрома. Они образуют с железом прочные кристаллические соединения и снижают его способность к контактам с кислородом при повышенной температуре.
От количества и состава легирующих добавок зависят жаростойкие свойства и способность сопротивления коррозии. Лучшей добавкой является хром, он есть в составе всех марок группы сильхромовых сталей, к которым относятся широко распространенные марки — 08Х17Т, 15Х6СЮ, 15Х25Т, 36Х18Н25С2, 20Х12ВНМФ и другие.
Кроме хрома эти стали содержат углерод, кремний, марганец, вольфрам, молибден и другие металлы в количестве от десятых долей до нескольких процентов. Даже такое незначительное количество легирующих добавок позволяет достаточно радикально изменить свойства сплавов и увеличить их жаростойкость до заданного уровня.
Увеличение доли хрома наиболее активно влияет на жаростойкость. При определенном проценте этого элемента в составе стали, стойкость к высоким температурам можно повысить до 1000 и более градусов.
Жаропрочные стали получаются также при введении специальных добавок. Они испытываются на стендах при постоянных длительных нагрузках, определяющих критические напряжения. Такие испытания возможны только в специализированных лабораториях.
Виды термостойких сталей
Жаропрочные и жаростойкие стали подразделяются на несколько видов:
- аустенитные;
- перлитные;
- мартенситно-ферритные;
- мартенситные;
- ферритные.
Они классифицируются по внутренней структуре, которая зависит от наличия определенных элементов в химическом составе.
Введение в состав металла тугоплавких элементов, например, тантала, ванадия или гафния, позволяет получить стали с жаростойкостью до 20000С. Они относятся к группе тугоплавких и используются в сложных системах, работающих в особых условиях термического воздействия.
