Жаропрочные и жаростойкие стали и сплавы

Жаропрочность – это способность металла сохранять свои свойства, подвергаясь воздействию высоких температур. Когда он попадает в такую среду, может возникнуть газовая коррозия стали или сплава. Металл должен быть устойчивым к ее влиянию. Это свойство называется жаростойкостью. Жаропрочные и жаростойкие стали, и сплавы обладают и тем, и другим качеством. Только они могут обеспечить ресурс функционирования многих деталей, оборудования, техники, каких-то инструментов.

Особенности жаростойких и жаропрочных сталей и сплавов

При очень высоких температурах жаропрочные стали и сплавы не разрушаются и не деформируются. Такие материалы выдерживают температуры выше 500ºС и обладают:

• Большим пределом выносливости;
• Пластичностью;
• Релаксационной устойчивостью.

Стойкость к сильному нагреванию у сталей и сплавов повышается из-за того, что в их состав добавляют такие элементы, как кобальт, молибден, хром или вольфрам. Они повышают прочность металла и его устойчивость к появлению окалины. Хром делает жаропрочные и жаростойкие сплавы антикоррозийными.

Виды жаропрочных и жаростойких сталей и сплавов

Жаропрочные стали бывают:

• Ферритными;
• Мартенситными;
• Ферритно-мартенситными;
• Аустенитными.

В состав ферритного типа входит 30% хрома. Сталь подвергается специальной обработке, которая делает ее структуру мелкозернистой. При температурах нагрева более 850ºС зерна расширяются, и металл становится хрупким.

Мартенситный тип стали содержит от 4% до 12% хрома. В сплаве в небольших количествах могут присутствовать такие элементы, как никель или вольфрам. Мартенситные стали лучше переносят высокие температуры, чем ферритные металлы. Из них изготавливают автомобильные клапаны, элементы турбин.

Ферритно-мартенситные стали содержат до 14% хрома. Они способны выдерживать длительное воздействие высоких температур и обладают длительным сроком эксплуатации.

Аустенитные типы получаются, когда в состав сплавов вводят никель. Они обладают множеством марок. Никель делает обработку металла и в горячем, и в холодном виде, более легкой, повышает устойчивость сплава к коррозии и к агрессивным средам. Такой металл делится на жаропрочный и отдельно жаростойкий, имеющий минимальные жаропрочные свойства. Сталь подобного вида выдерживает температуры до 1200ºС. В нее дополнительно вводят титан, хром, магний, бор или барий. Металл с никелем применяется при изготовлении деталей для газовых турбин. Аустенитная жаропрочная сталь может иметь в своем составе до 30% добавок хрома. Она довольно легко штампуется, сваривается и часто используется в газопроводах.

Жаропрочная сталь с небольшим процентом титана отличается высокой прочностью и пластичностью. Она легко обрабатывается, а если вместе с титаном в состав титана вводятся другие компоненты, они могут значительно повысить жаропрочные свойства сплава. В том случае, когда металл предназначается для работы в агрессивных средах и для сварки, его легирование титаном становится необходимым.

Введение в сталь кобальта увеличивает ее пластичность и повышает порог рабочих температур. Это качества усиливаются, если процент кобальта достаточно большой. Иногда в состав металла вводят 30% кобальта. У подобных марок стали существенно улучшаются магнитные свойства. Однако кобальт стоит дорого, поэтому их немного.

Если в состав стали входит молибден, она становится более прочной при нагревании до очень высоких температур. Даже в незначительных количествах компонент способен существенно повысить твердость металла и его антикоррозийные свойства. Молибден измельчает зерна в структуре стали, однако затрудняет проведение с ней сварочных работ.