Дмитрий. Московская область
Жаростойкие и жаропрочные стали и сплавы: отличия, марки, применение
Основные характеристики
При покупке стали нужно четко представлять себе, какие свойства требуются от нее в данном конкретном случае применения. Рынок металла предлагает варианты, удовлетворяющие практически любым запросам. Но для грамотного выбора нужно ориентироваться в свойствах и технических характеристиках материала. Жаростойкие и жаропрочные стали и сплавы ценят за целый набор их практичных качеств:
- стойкость к воздействию экстремально высоких температур;
- высокая прочность при нагреве;
- минимальная ползучесть;
- стойкость к коррозии;
- возможность их применения для работы в агрессивных средах.
Жаропрочная и жаростойкая сталь: отличие
Неопытный покупатель может совершить ошибку в интерпретации различных характеристик. В данном случае речь идет о жаропрочности и жаростойкости. Вопреки распространенному мнению, это не одно и то же.
Разница в понятиях:
- Жаростойкие стали – сплавы железа с углеродом и добавлением различных присадок. Данные материалы способны находиться, не разрушаясь и без существенной остаточной деформации, в сложнонапряженном состоянии при высоких температурах (от 30% от температуры плавления) в течение определенного времени.
- Жаростойкие (окалиностойкие) стали сопротивляются окислению в ненагруженном или слабонагруженном состоянии при нахождении в условиях высоких температур (свыше 550 0C) в газовых средах. При этом окисление в начальной стадии – это чисто химическое явление, но в дальнейшем – это уже сложный процесс, совмещающий соединение кислорода и железа, с диффузией атомов этих веществ через многофазовый окисленный слой с образованием окалины. Окалина – это продукт окисления, образующийся при высокой температуре на поверхности некоторых сплавов при прямом воздействии кислорода.
Виды и марки
По степени и типу жаропрочности жаропрочные сплавы делятся на две группы:- Длительного нагрева, выдерживающие длительное нахождение под нагрузкой в условиях высоких (но не критических) температур.
- Краткосрочного нагрева, стойкие к кратковременному скачку сверхвысоких температур.
Следует учитывать, что существует множество комбинаций характеристик стали:
- степень жаропрочности и жаростойкости;
- уровни ползучести и длительной прочности;
- прочность в обычных условиях;
- пластичность и упругость;
- преимущественные виды нагрузок, на которые они рассчитаны: нагрузки под высокой температурой могут быть статические, динамические переменные, изгибающие, сжимающие, растягивающие скручивающие, нагрузки разной частоты и амплитуды, динамическое воздействие скоростных газовых потоков и т.д.
Поэтому не существует универсального материала, пригодного для использования в любых сферах промышленности. Именно по этой причине созданы десятки марок стали, каждая из которых является лучшим вариантом в конкретных условиях эксплуатации с конкретными требованиями по набору специфических свойств. Для улучшения технических характеристик при производстве стали к железу добавляют различные добавки (легирующие присадки). Для жаропрочных и жаростойких сталей это чаще всего хром, марганец, кремний, алюминий, никель, титан, молибден и множество других, в том числе редкоземельных элементов. Именно количеством, типом и процентным соотношением присадок, а также условиями закалки, и определяются уникальные особенности той или иной марки стали.
Все разнообразие марок жаропрочных окалиностойких сталей объединяется в несколько основных типов:
- Перлитные: 15ХМ1МФ. Х10С2М, Х13Н7С2, 12Х1МФ
- Ферритные: 1Х12СЮ, 0Х17Т, Х23Н13, Х20Н14С2
- Мартенситные:. 15Х11МФ, 40Х9С2, 20Х12ВНМФ.
- Аустенитные: 09Х14Н16Б, Х25Н16Г7АР, Х12Н20Т3Р.
Существуют еще комбинированные или дуплексные типы:
- Мартенситно-ферритные: Х6СЮ, 2Х12ВМБФР, 1Х12ВНМФ.
- Аустенитно-ферритные: 03Х23Н6, 03Х22Н6М2, 08Х18Г8Н2Т.
Применение
Жаростойкие марки стали используют в основном при изготовлении слабонагружаемых конструкций, эксплуатируемых в условиях постоянного воздействия высоких температур и газовых окислительных сред.
Жаропрочные стали применяют в производстве и эксплуатации оборудования и деталей, которые обязаны выдерживать работу под значительной разноплановой нагрузкой при больших и сверхбольших температурах без деформации и потери физических свойств.
Вообще, сфера применения жаропрочных и жаростойких сталей огромна. Можно смело сказать, что практически любая отрасль современной промышленности нуждается в этих материалах. Например:
- Авиа- и ракетостроение.
- Автомобиле- и судостроение.
- Нефтехимическая и газовая отрасли.
- Строительство.
- Электроника и производство бытовой, промышленной и военной техники.
- Медицина.
- Пищевая, химическая, целлюлозно-бумажная промышленность.