Развој нових индустријских технологија, ракетне технологије, софистициране турбинске опреме средином педесетих година прошлог века, подразумевао је модернизацију металуршке индустрије у целини. У посебном правцу истакли су се радови на стварању легура отпорних на топлоту. Временом су нашли примену у нуклеарном инжењерству, енергетици и хемијској индустрији и заузели своје место у ланцу високотехнолошких индустрија.

Материјали отпорни на топлоту и топлоту

Легуре отпорне на топлоту и топлоту су велика група легираних материјала са додацима молибдена, титанијума, хрома и низа других елемената. Све ове легуре су израђене на основи гвожђа, никла и кобалта. Њихова главна карактеристика је очување повећане чврстоће на високим температурама.

Главни типови

Најчешће се легуре базирају на гвожђу . То су хром, хром-никал, као и хромомангански челици са додацима молибдена, титанијума и волфрама. Легуре се такође производе са легираним елементима као што су алуминијум, ниобијум, ванадијум, бор, али у мањим количинама.

У већини случајева проценат додавања адитива у челик досеже од 15 до 50%

Друга, веома популарна група су легуре на бази никла. Хром се користи као додатак. Отпорност на топлоту се такође повећава додавањем титанијума, церијума, калцијума, бора и сличних састава по саставу. У неким технолошким комплексима потражње су легуре на бази никла са молибденом.

Трећа група обухвата легуре на бази кобалта отпорне на топлоту. Легирајући елементи за њих су угљеник, волфрам, ниобијум, молибден.

У металургији постоји велики број материјала који се користе у легирању челика:

  • хром
  • никл
  • молибден
  • ванадијум
  • ниобијум
  • титанијум
  • Манган
  • Волфрам
  • силицијум
  • тантал
  • алуминијум
  • бакар
  • бор
  • кобалт
  • цирконијум.

Широко коришћени реткоземни елементи.

Хемијски састав

Одређивање хемијског састава материјала отпорних на топлоту је сложен процес. Потребно је узети у обзир не само главне легирајуће елементе, већ и оно што у производ улази као нечистоће или остаје као резултат хемијских реакција које настају током топљења.

Уводе се посебно легирани елементи да би се добила потребна технолошка, физичка и механичка својства. Нечистоће и хемијски елементи формирани током топљења могу погоршати својства високо легираног метала.

За легуре хром-никла и ватросталне материјале на бази кобалта опасно је присуство сумпора веће од 0, 005%, трагови кала, олова, антимона и других метала са ниским талиштем.

Структура и својства

Отпорност на топлоту одређује се не само хемијским саставом метала, већ и обликом у којем Нечистоће су у легури. На пример, сумпор у облику никл сулфида смањује тачку топљења. И исти сумпор, у комбинацији са цирконијумом, церијумом и магнезијумом формира ватросталне структуре. Велики утицај на отпорност на топлоту има чистоћа никла или хрома. Међутим, треба имати на уму да својства легура варирају у зависности од кориштене технологије.

Главно својство којим се одређује отпорност материјала на топлоту је пузање. Ово је феномен константне деформације под сталним напоном. Отпорност на уништавање материјала под утицајем температуре

Класификација легура

Први параметар класификације легура је отпорност на топлоту, односно способност материјала да поднесе механичке деформације на високим температурама, без деформације.

Друго, то је отпорност на топлоту (отпорност на скали). Способност материјала да поднесе корозију гаса при високим температурама. Када се описују процеси до шест стотина степени Целзијуса, користи се термин "отпорност на топлоту".

Једна од главних карактеристика је граница пузања . Ово је напон код кога деформација материјала током одређеног периода достигне унапред одређену вредност. Време деформације је животни део дела или структуре.

За сваки материјал се утврђује максимална вредност пластичне деформације. На пример, за лопатице парних турбина, ове деформације требале би бити не више од 1% у 10 година. Лопатице гасних турбина - не веће од 1-2% у току 500 сати. Цеви парних котлова који раде под притиском не смију се деформисати за више од 1% на 100.000 сати рада.

Према методи добијања материјала, класе отпорне на топлоту класификују се на следећи начин .

  1. Хромови челици мартензитске класе: Кс5, Кс5М, Кс5ВФ, 1Х8ВФ, 4Кх8С2, 1Кх12Н2ВМФ.
  2. Хромирани челици мартензитно-феритне класе: Кх6СИу, 1Кх11МФ, 1Кх12ВНМФ, 15Кх12ВМФ, 18Кх11МФБ, 1Кх12В2МФ.
  3. Хромови челици феритне класе: 1х12СЮ, 0Х13, Х14, Х17, Х18СЮ, Х25Е, Х28.
  4. Челик аустенитно-мартензитне и аустенитно-феритне класе: 2Кх13Н4Г9, Кх15Н9Иу, Кх17Н7Иу, 2Кх17Н2, 0К20Н14С2, Кх20Н14С2.
  5. Челик аустенитне класе: 0Кс18Х10, 0Кс18Х11, 1Кс18Х9, 0Кс18Х12Т, 1Кс18Х12Т.

Ознака челика варира у складу са ГОСТ и техничким спецификацијама. На горњој листи примењена је класификација ГОСТ 5632–61 у којој је лако словом пратити присуство легирајућих елемената. Кс је хром, Б је ванадијум, М је молибден. На пример, код 09Г2С значи да легура садржи 0, 09% угљеника, 2% мангана и силицијума, што је мање од 1%. Број испред приказује садржај угљеника (до један проценат без броја). Број након слова показује проценат одређеног легирајућих елемената. Када је садржај било којег елемента мањи од једног процента, бројеви се не стављају.

Други нормативни документ је ГОСТ 5632–61, користећи посебну нотацију. Да бисте брзо повезали различите ГОСТ-ове и техничке услове, можете користити одговарајући директориј или асортиман појединачних проблема.

Према ГОСТ 5632–61, легуре су класификоване на следећи начин:

  1. Аустенитни челик са високим садржајем хрома: ЕИ813 (1Кс25Х25ТР), ЕИ835, ЕИ417.
  2. Челик са карбидним заптивачем: ЕИ69, ЕИ481, ЕИ590, ЕИ388, ЕИ572.
  3. Сложени легирани челик повећане отпорности на топлину аустенитне класе: ЕИ694Р, ЕИ695, ЕП17, ЕИ726, ЕИ680, ЕП184.
  4. Челик са интерметалним очвршћивањем аустенитске класе: ЕИ696, ЕП33, ЕИ786, ЕИ 612, ЕИ787, ЕП192, ЕП105, ЕП284.

У иностранству се примењује сопствена класификација материјала. На пример, АИСИ 309, АИСИ 310С.

Технологија и примена

Према структури и начину припреме, посебни челици се деле на следеће: аустенитни, мартензитни, перлитни, мартензитно-феритни. Мартензитни и аустенитни челици користе се ако температура достигне 450-700 о С и заузму прво место у количини топљења.

Са порастом температуре на 700-1000 о С користе се легуре никла, а за још веће температуре потребно је у технолошки процес укључити легуре кобалта, графит, ватросталне метале и термичку керамику.

Аустенитни - челици који су највише отпорни на топлоту који се користе ако температура медијума досегне 600 ° Ц. Основа легуре је хром и никл. Адитиви Ти, Нб, Цр, Мо, В, Ал.

Мартензитни челици су намењени за производњу производа који раде на температурама у опсегу 450–600 ° Ц. Повећана топлотна отпорност у мартензитним челицима се постиже смањењем (до 0, 10–0, 15%) садржаја угљеника и легирањем хромом од 10–12%, молибдена, ниобија, волфрама или просечан (0, 4%) садржај угљеника и легирање силицијумом (до 2–3%) и хромом (унутар 5–10%).

Употреба специјалних челика и легура уско је циљана и најефикаснија у сложеним областима производње. На пример, челици отпорни на топлоту 30Х12Н7С2 и 30Х13Н7С2С нашли су широку примену у модерној изградњи мотора. Оцјене 15КСМ и 12Кс12ВНМФ - у производњи котлова и посуда под притиском. Челик разреда ХН70ВМТЮ користи се за производњу лопатица за плинске турбине, а 08Х17Т користи се у производњи елемената пећи. Нерђајући челик такође припада отпорности на топлоту.

Класе од нехрђајућег челика

Пре свега, то је ЕИ417 или 20Кс23Х18 према ГОСТ 5632–61. Аналог западноевропских и америчких произвођача је познати АИСИ 310. Аустенитни челик, чији производи су потребни за рад у окружењима са температурама до 1000 ° Ц.

20Кх25Н20С2, такође је ЕИ283 - аустенитна легура, отпорна на температуре од 1200 о Ц и више.

За производњу лимова од нехрђајућег челика користе се легуре са мало угљеника са садржајем хрома од 4 до 20%. Нехрђајући челик отпоран на топлину у линији производи се хладно ваљани и вруће ваљани, плоче и лимови.

Предности и недостаци

Својства челика отпорних на топлоту чине овај материјал неопходним у областима као што су ракетна наука и свемирска индустрија, сложена изградња мотора, индустрија авиона, производња кључних елемената гасних турбина и многи други. Њихово учешће у најму високотехнолошког челика достиже 50%. Неке легуре су у стању да раде на температурама изнад 7000 ° Ц.

Овај тежак материјал за производњу, чија је израда немогућа без посебне опреме и квалификованог особља, има велике трошкове. Употреба таквих челика не може бити универзална, па је за његову ефикасну примену потребно имати развијену научну и техничку базу.

Категорија:

Изградња и оправка