Жаропрочная сталь

Жаропрочная сталь предназначается для длительной эксплуатации под воздействием высоких температур или постоянного электрического напряжения. Материал изготавливается таким способом, чтобы, несмотря на постоянное негативное воздействие, не подвергаться деформации и сохранять свои первоначальные свойства. Данный вид стали характеризуется двумя основными показателями - длительной прочностью и ползучестью. Д

Длительная прочность подразумевает способность материала противостоять негативному внешнему воздействию в течение длительного периода времени. Ползучесть жаропрочной стали означает действие непрерывной деформации материала при работе в неблагоприятных условиях. Это очень важный показатель, от которого зависит возможность применения той или иной марки на определенном производстве. Ползучесть указывается как предельно допустимый процент деформации за отведенный срок эксплуатации. Она составляет от 5% на 100 часов до 1% на 100000 часов.

Марки жаропрочной стали

Согласно ГОСТу 5632-72 жаропрочная сталь не должна содержать примесей свинца, сурьмы, висмута, олова и мышьяка. Это связано с тем, что часть из указанных металлов имеет небольшую температуру плавления, и их наличие в структуре материала может негативно сказаться на его жаростойких свойствах. А другие элементы из списка при нагревании выделяют негативные вещества, опасные дл жизни и здоровья человека, поэтому их присутствие в сплаве крайне нежелательно.

Жаропрочные стали и сплавы изготавливаются на основе железа с добавлением других металлов. Способность противостоять высоким температурам достигается при помощи добавления хрома и никеля. Содержание других металлов в сплаве незначительно. Марки жаропрочной стали различаются по процентному соотношению различных составляющих в структуре материала. Сталь P-193 содержит до 1% углерода, не более 0,6% марганца и кремния, по 30% никеля и хрома, около 2% титана.

Марка тинидур состоит из 0,13% углерода, 1% марганца и кремния, 31% никеля, 16% хрома, 0,2% алюминия. Сталь А286 имеет структуру: 0,05% углерод, 1,35% марганец, 0,55% кремний, 25% никель, 15% хром, 1,25% молибден, 2% титан, 0,2% алюминий. Материал DVL42 содержит 0,1% углерода, до 1% марганца, 0,8% кремния, 33% никеля, 23% кобальта, 16% хрома, 5% молибдена, 1,7% титана.

Похожий состав и у марки DVL52, только вместо титана она содержит 4,5% тантала. Вещество хромадур состоит из 0,11% углерода, 18% марганца, 0,62% кремния, 12,5% хрома, 0,75% молибдена, 0,65% ванадия и 0,2% азота. Оставшаяся часть во всех марках приходится на железо. Все перечисленные марки жаропрочной нержавеющей стали производятся по одинаковой технологии. Различаются лишь компоненты и их доля в общей массе сплава.

Производство и обработка жаропрочной стали

Выплавка термостойкой стали требует особых условий, которые не нужны при производстве стандартных марок. В составе сплава должно быть предельно низкое содержание углерода, чтобы обеспечить продукции требуемый уровень прочности. Поэтому кокс не годится для топки печей. В качестве топлива используется газообразный кислород. Это позволяет быстро нагревать металл до высокой температуры, необходимой для плавления.

Производят жаропрочные нержавеющие стали в основном из вторичного сырья. При этом сталь и хром кладут в печь одновременно. Сжигаемый кислород быстро разогревает металл до температуры плавления, при этом в процессе происходит окисление выделяющегося углерода, который как раз и необходимо убрать из состава стали. Для защиты хрома от окисления добавляют небольшое количество кремния. Никель добавляют в завалку уже после начала процесса плавления. Остальные примеси присаживают в самом конце процедуры. Протекает процесс плавления при температуре около 1800 градусов по Цельсию.

Обработка жаропрочной стали производится специальными твердыми резцами, изготовленными из металлов кобальто-вольфрамовой группы. В остальном технология мало чем отличается от обработки стандартных марок. Используются те же самые токарно-винторезные станки, применяются штатные смазочно-охлаждающие жидкости. В правила техники безопасности также не вносится новых пунктов.

Сварка жаропрочной стали производится дуговым или аргоно-дуговым методом. Перед началом процедуры обе соединяемые детали должны обязательно пройти процесс закалки, который состоит в нагревании металла до температуры 1000-1100 градусов по Цельсию, а затем мгновенном охлаждении. Данная манипуляция позволит избежать микро и макротрещин во время сварочных работ. Очень важно, чтобы сварочный шов по своим характеристикам не уступал основному материалу, иначе это может стать серьезной проблемой во время эксплуатации.

Применение жаропрочной стали

Применяется жаропрочная сталь в тех случаях, когда работа подразумевает постоянные тепловые нагрузки на деталь. В первую очередь материал используется для изготовления различных печей. Он значительно продлевает долговечность устройства и способен выдерживать несколько десятков тысяч производственных циклов. Такой подход позволяет снизить себестоимость продукции.

Аустенитные жаропрочные стали применяются при изготовлении роторов, турбинных лопастей, двигательных клапанов. Их особенностью является не только хорошая сопротивляемость высоким температурам, но и повышенная стойкость к вибрационному и ударному воздействию. Коррозионностойкая жаропрочная сталь используется в основном для изготовления объектов, которые эксплуатируются на улице или в условиях повышенной влажности. Ее особенностью является высокое содержание хрома в сплаве, который и позволяет эффективно бороться с окислением и другими негативными воздействиями окружающей среды.

Высоколегированная жаропрочная сталь является материалом для изготовления теплообменных труб, реакторов, паровых установок. Она предназначается для работы с постоянно высокими температурами (300-700 градусов по Цельсию) в течение продолжительного периода. Листовая жаропрочная сталь является базовой заготовкой для производства различных устройств. Из нее можно изготавливать котлы, использовать в качестве внутреннего материала для печей, вырезать из листа детали разнообразной формы.