Жаростойкие нержавеющие стали определяются как сплавы, которые используются при температурах от 500 до 1150 градусов Цельсия. На техническом языке их также называют жаростойкими и устойчивыми к ползучести.
Существенной особенностью всех жаропрочных сталей является оксидный слой, который образуется в процессе производства, когда сталь подвергается воздействию слабо- и сильноокислительных условий при повышенных температурах. Жаропрочные стали обеспечивают формонепроницаемые, сцепляющиеся и плотные оксидные слои, обеспечивающие термостойкость материала. Оксидные слои состоят из оксидов хрома, кремния или алюминия или их комбинации. Жаростойкость стали очень сильно зависит от содержания в ней хрома, кремния и алюминия. Чем больше их оксидов содержит сталь, тем лучше ее жаропрочность и тем выше может быть разрешенная рабочая температура.
Жаростойкие отливки из нержавеющей стали — это стали, которые работают при высоких температурах. Разработка отливок из жаростойкой стали тесно связана с технологическими достижениями в различных отраслях промышленности, таких как электростанции, котлы, газовые турбины, двигатели внутреннего сгорания и авиационные двигатели. Из-за различных температур и нагрузок на различные типы машин и установок, а также окружающей среды, в которой они используются, используемые типы стали различаются.
Жаростойкая сталь упрочняется с помощью сплавов, термической обработки, твердого раствора и осаждения. Хром присутствует во всех типах жаростойкой стали, обеспечивая стойкость к окислению, прочность при высоких температурах и стойкость к науглероживанию. Хром делает жаростойкую сталь ферритной.
Никель иногда добавляют в жаростойкую сталь для повышения пластичности, температурной прочности и стойкости к науглероживанию и азотированию. Никель делает атомную структуру стали аустенитной. Углерод также может быть добавлен в сталь в качестве упрочняющего элемента, растворяющегося в сплаве и повышающего прочность раствора.
Рассматривая микроструктуру и химический анализ, жаропрочные стали можно разделить на группу ферритных и аустенитных сталей и сплавов на основе никеля.
Плавка этих сплавов отличается лишь незначительно по сравнению с обычными ферритными и аустенитными сталями и сплавами на основе никеля.
Однако некоторые элементы играют важную роль при плавке жаростойких нержавеющих сталей. Например, допустимо более высокое содержание углерода (С) по сравнению со стандартными сортами. В зависимости от конкретных марок алюминий (AI), кремний (Si), азот К этим элементам относятся также металлы из редкоземельных элементов, таких как церий (Ce). В сплавах на основе никеля также можно найти медь (Cu), кобальт (Co) и бор (B) в составе.
Важнейшими свойствами жаростойкой нержавеющей стали также являются термостойкость и сопротивление ползучести.
Термостойкость
Стойкость к воздействию газов, химических паров, пара и реагентов определяется термостойкостью или стойкостью к газовой коррозии и температурой, в то же время превышающей 550 ℃, без учета нагрузки, которой подвергается изделие. Жаропрочные стали содержат хром в диапазоне 5-30% по химическому составу. Помимо хрома, наиболее распространенными легирующими элементами являются алюминий — Al, кремний — Si, титан — Ti, остаточный ниобий — Nb, церий — Ce, азот — N.
Некоторые из жаростойких сталей могут в то же время служить стойкими к ползучести сталями — это сплавы с добавлением никеля с аустенитной и аустенитно-ферритной структурой.
Содержание углерода в жаропрочных сталях достигает 0,30%, благодаря чему они обладают соответствующей твердостью и стойкостью к истиранию.
Следует также добавить, что кремний и алюминий, добавленные в небольшой степени, улучшают термообработку материала. По структуре мы различаем ферритные стали, жаропрочные аустенитные стали и жаростойкие аустенитно-ферритные стали. Они используются там, где, помимо высокой температуры, требуются такие изделия, как прутки, трубы, листы, устойчивые к соединениям серы, выхлопным газам двигателей, азотированию и цементации. Они используются в качестве стали для науглероживания коробов, стали для оболочек термопар, направляющих в печах, для деталей вакуумных камер, для термостойких труб промышленных печей.
Сопротивление ползучести
В свою очередь, сопротивление ползучести определяет устойчивость легированной или высоколегированной стали к многочисленным деформациям, вызванным напряжениями из-за эксплуатации элемента при высоких температурах.
Устойчивые к ползучести марки стали имеют аустенитную структуру, а их химический состав включает от 13 до 28% хрома и никель в диапазоне 8-27%. В зависимости от марки сплава пропорции этих элементов регулируются поочередно в зависимости от предполагаемой среды конкретного продукта (особенно в хромоникелевых сплавах). Сплавами, которые увеличивают температурный диапазон перекристаллизации и плавления и в то же время повышают уровень атомной связи в сетке твердых тел, являются хром, титан и кремний, а также ванадий, молибден, вольфрам и кобальт.
Содержание углерода в типично стойких к ползучести сталях по сравнению с жаропрочными сталями поддерживается на незначительном уровне — до 0,16%, что относительно часто встречается в аустенитных структурах.
Свойства стойких к ползучести сталей повышаются при отверждении и в результате дробления, но при холодной пластической деформации и коагуляции разделения фаз они снижаются.
Жаростойкие нержавеющие стали в основном используются в качестве листов, как тонких, так и толстых. Наиболее распространенными поверхностями являются исполнение 2B (холоднокатаный, отожженный и маринованный), 2C (холоднокатаный, отожженный и без удаления накипи), 2E (механическое удаление накипи и маринование), 1C (горячекатаный, отожженный и без удаления накипи) и 1D (горячекатаный, отожженный и маринованный). Прецизионные листы также доступны в исполнении 2R (холоднокатаный и ярко-отожженный).
Жаростойкие нержавеющие стали не являются предметом повседневного применения на рынке стали. Тем не менее, на рынке нержавеющей стали доступны практически все компоненты и формы изделий для производства соответствующих конструкций, например, листов, труб, фитингов, присадочных материалов и так далее.
Важно помнить, что во многих ситуациях экономия стали способствует разрушению изделия, поскольку слишком малое количество легирующего материала вызывает растрескивание оксидов и воссоздание последующих слоев, разрушая изделие за относительно короткий промежуток времени.
Наша компания осуществляет продажу заготовок из жаропрочной нержавеющей стали. Все материалы имеют сертификаты качества производителя.
