Жаростійкість, жаростійкі сталі й сплави

 

Жаростійкість (окалиностійкість) – це здатність металів і сплавів пручатися газової корозії при високих температурах протягом тривалого часу.

Якщо виріб працює в окисному газовому середовищі при температурі 500..550^oC без більших навантажень, те досить, щоб вони були тільки жаростійкими (наприклад, деталі нагрівальних печей).

Сплави на основі заліза при температурах вище 570^oC інтенсивно окисляються, тому що, що утвориться в цих умовах на поверхні металу оксид заліза (вюстит) із простою решіткою, що має дефіцит атомів кисню (твердий розчин вирахування), не перешкоджає дифузії кисню й металу. Відбувається інтенсивне утворення тендітної окалини.

Вплив хрому на жаростійкість хромистої сталі

Для підвищення жаростійкості до складу стали вводять елементи, які утворять із киснем оксиди із щільною будовою кристалічної решітки (хром, кремній, алюміній).

Ступінь легованості стали, для запобігання окислювання, залежить від температури. Вплив хрому на жаростійкість хромистої сталі показане на мал.

Чим вище зміст хрому, тим більше окалиностійкі сталі (наприклад, сталь 15Х25Т є окалиностійкою до температури 1100…1150^oC).

Високою жаростійкістю володіють сильхроми, сплави на основі нікелю - ніхроми, стали 08Х17Т, 36Х18Н25С2, 15Х6ЦЮ.

 

Жароміцність, жароміцні сталі й сплави

 

Жароміцність – це здатність металу пручатися пластичній деформації й руйнуванню при високих температурах.

Жароміцні матеріали використовуються для виготовлення деталей, що працюють при високих температурах, коли має місце явище повзучості.

Критеріями оцінки жароміцності є короткочасна й тривала міцності, повзучість.

Короткочасна міцність визначається за допомогою випробувань на розтягання розривних зразків. Зразки поміщають у піч і випробовують при заданій температурі. Позначають короткочасну міцність =, наприклад 300^oС= 300МПа.

Міцність залежить від тривалості випробувань.

Межею тривалої міцності називається максимальна напруга , що викликає руйнування зразка при заданій температурі за певний час.

Наприклад = 200 МПа, верхній індекс означає температуру випробувань, а нижній – задану тривалість випробування в годинниках. Для котельних установок потрібне невисоке значення міцності, але протягом декількох років.

Повзучість – властивість металу повільно пластично деформуватися під дією постійного навантаження при постійній температурі.

При випробуваннях зразки поміщають у піч із заданою температурою й прикладають постійне навантаження. Вимірюють деформацію індикаторами.

П ри звичайній температурі й напругах вище межі пружності повзучість не спостерігається, а при температурі вище 0,6Т_пл, коли протікають процеси розупрочнения, і при напругах вище межі пружності спостерігається повзучість.

Залежно від температури швидкість деформації при постійному навантаженні виражається кривий складається із трьох ділянок (мал.):

Рис. Крива повзучості

 

1. ОА - пружна деформація зразка в момент додатка навантаження;

1. АВ - ділянка, що відповідає початкової швидкості повзучості;

2. ВР - ділянка сталої швидкості повзучості, коли подовження має постійну швидкість.

Якщо напруги досить великі, то протікає третя стадія (ділянка СД), пов'язана з початком руйнування зразка (утворення шейки).

Для вуглецевих сталей повзучість спостерігається при нагріванні вище 400^oС.

Межа повзучості – напруга, що за певний час при заданій температурі викликає задане сумарне подовження або задану швидкість деформації .

Наприклад МПа, де верхній індекс – температура випробування в ^oС, перший нижній індекс – задане сумарне подовження у відсотках, другий – задана тривалість випробування в годинниках.