Жаропрочная сталь: состав, типы и выбор

Жаропро́чная сталь — это вид стали, который используется в условиях высоких температур в течение определенного времени, а также в условиях сложнонапряжённого состояния. Различные марки жаропрочных и жаростойких сталей и сплавов признаются лучшим материалом для изготовления конструкций, функционирующих в особо сложных и агрессивных средах.

Окалиностойкость, иначе называемая жаростойкостью, представляет собой способность тех или иных сплавов противостоять при повышенных температурах газовой коррозии. А под жаропрочностью понимают способность металлических материалов не поддаваться разрушению и пластической деформации при высоких температурных режимах работы. В статье мы разберем нюансы выбора и состава, ответим на все вопросы.

Что такое жаростойкие сплавы и стали

Жаростойкими (окалиностойкими) называют стали и сплавы, обладающие стойкостью против химического разрушения поверхности в газовых средах при температурах выше 550°С, работающие в ненагруженном или слабонагруженном состоянии. Жаропрочность характеризуется, в основном, пределами ползучести и длительной прочности.

Марки таких сталей идеальны для производства изделий, функционирующих в условиях, когда присутствует явление ползучести и, естественно, повышенные t°. Ползучестью называют склонность металла к медленной деформации (пластической) при неизменной температуре под влиянием постоянной нагрузки.

Увеличить жаростойкость стали удается тогда, когда в нее вводят такие элементы, как кремний, хром, алюминий, титан.

Основные типы

1. Жаропрочные сплавы на основе железа. Это хромистые, хромоникелевые, а также хромомарганцевые стали с молибденовыми, титановыми и вольфрамовыми присадками. Также производят сплавы с такими легирующими элементами, как алюминий, ниобий, ванадий, бор, но в меньших количествах. В большинстве случаев процент добавления присадок в сталь достигает от 15 до 50%..
2. Жаропрочные металлы на никелевой основе. В качестве присадки используется хром. Жаропрочность также повышают добавки титана, церия, кальция, бора и сходных по составу элементов. В отдельных технологических комплексах востребованы сплавы на основе никеля с молибденом.
3. Термостойкие сплавы на кобальтовой основе. Легирующими элементами для них служат углерод, вольфрам, ниобий, молибден.

Химический состав

При определении химического состава жаростойких и жаропрочных материалов необходимо учитывать не только основные легирующие элементы, но и то, что попадает в продукцию как примеси или остаётся в результате химических реакций, протекающих во время плавки. Специально добавленные легирующие элементы вводятся для получения необходимых технологических, физических и механических свойств. А примеси и образовавшиеся при плавке химические элементы могут ухудшать свойства высоколегированного металла. Для хромоникелевых сплавов и огнеупорных материалов на основе кобальта опасно присутствие серы более 0,005%, следов олова, свинца, сурьмы и других легкоплавких металлов.

Никель необходим для формирования аустенитной микроструктуры стали.

Структура и свойства

Очень важна с позиции структуры форма примесей, которые находятся в жаропрочном сплаве. Например, сера в виде сульфидов никеля снижает температуру плавления. А та же сера, соединенная с цирконием, церием, магнием образует тугоплавкие структуры.

Главное свойство, по которому определяют жаростойкость материала — ползучесть. Это явление постоянной деформации под непрерывным напряжением. Сопротивляемость жаропрочного материала разрушению под действием t°.

Жаропрочность и жаростойкость металла

Жаростойкость, которой обладают стали и другие металлические сплавы отдельной категории, имеет еще одно название – «окалиностойкость». Это свойство, которым отдельные металлы наделяют в процессе производства или обработки, заключается в их способности длительное время в условиях повышенных температур активно противостоять такому негативному явлению, как газовая коррозия. В отличие от жаростойких, жаропрочные стали и металлы другого типа обладают способностью не разрушаться и не деформироваться под длительным воздействием высоких t°.

Что влияет на жаропрочность?

Чтобы улучшить такое свойство стали, как жаростойкость, в ее химический состав вводят хром, алюминий и кремний. Соединяясь с кислородом, эти элементы способствуют формированию в структуре металла плотных и надежных кристаллических структур, что и улучшает его способность безболезненно переносить t° обработку.

Тип и количество легирующих элементов, вводимых в состав сплава на базе железа, зависит от температуры, в которой эксплуатируется изделие из него. Лучшая жаростойкость у сталей, легирование/обработка которых выполнялось на основе хрома. Наиболее известные марки этих сильхромов:

• 15Х25Т;
• 08Х17Т;
• 36Х18Н25С2;
• Х15Х6СЮ.

С повышением при обработке количества хрома в составе жаростойкость увеличивается. С хромом могут создаваться марки металлов, изделия из которых не утратят первоначальных характеристик и при долгом воздействии t° больше 1000°С.

За жаропрочные стали отвечают разные ГОСТы, в зависимости от металла. Например:

• ГОСТ 5632-72*
• ГОСТ 5632-2014
• ГОСТ 20072–74
• ГОСТ 4543–71

Классификация жаростойких и жаропрочных сплавов

Термины и определения

• Жаропрочность — способность сталей в выдерживать механические нагрузки при высоких t°(выше 600°) в течение определенного времени. Под жаропрочностью также понимают напряжение, вызывающее заданную деформацию, не приводящую к разрушению, которое способен выдержать металлический материал в конструкции при определенной температуре за заданный отрезок времени. Если учитываются время и напряжение, то характеристика называется пределом длительной прочности; если время, напряжение и деформация — пределом ползучести.
• Ползучесть — явление непрерывной деформации под действием постоянного напряжения. Длительная прочность — сопротивление материала разрушению при длительном воздействии температуры.
• Жаростойкость характеризует сопротивление металлов газовой коррозии при высоких температурах.

Классификация

Можно выделить несколько классификаций данных сплавов и сталей, которые работают при повышенных и высоких температурах.

1. По температуре

• Теплоустойчивые стали — работают в нагруженном состоянии при t° до 600°С в течение длительного времени. Примером являются углеродистые, низколегированные и хромистые стали ферритного класса.
• Жаропрочные стали — работают в нагруженном состоянии при высоких температурах в течение определенного времени.
• Жаростойкие (окалиностойкие) стали — работают в ненагруженном или слабонагруженном состоянии при температурах выше 550°С и обладают стойкостью против химического разрушения поверхности в средах с газами.

1. По способу производства:

• литейные;
• деформируемые.

Виды жаропрочной стали

1. Перлитная жаропрочная сталь — обладает средними показателями коррозионной стойкости. Плохо обрабатывается.
2. Мартенситный жаропрочный металл — имеет низкое содержание хрома и среднее углерода. Обладает посредственной пластичностью.
3. Мартенситно-ферритный жаропрочный металл — обладает свойствами ферритного и мартенситного металла, из-за чего получила улучшенные характеристики. Содержит 10-14 % хрома, легирующие добавки ванадий, молибден, вольфрам.;
4. Аустенитная жаропрочная сталь — сплав с низким содержанием углерода, имеет немагнитные свойства, содержат никель. Стойка к коррозии при значительных температурах и деформациям.

Жаропрочную сталь делят еще на два типа:

• ферритная жаропрочная сталь;
• аустенитно-ферритный жаропрочный металл.

Здесь определяющим является входящий в состав жаропрочного материала феррит.

Разновидности жаропрочных и жаростойких материалов по структурным критериям

Аустенитный класс

Жаропрочная нержавеющая сталь формирует внутреннюю структуру благодаря большому процентному содержанию хрома и никеля. Получение стабильного аустенита, гранецентрированной кристаллической решетки железа, предполагает легирование стали никелем. Аустенитные сплавы — высоколегированные. Для целей легирования используются Nb (ниобий) и (Ti) титан для увеличения устойчивости к коррозии. Эта характеристика позволяет отнести их к группе стабилизированных. Когда температуры повышаются до значений, близких к 1000 градусам С и длительно поддерживаются, аустенитная нержавеющая сталь сохраняет стойкость к образованию слоя окалины, сохраняя качество данных жаростойких стальных материалов, выдерживая обработку. Карбидообразующие элементы: ванадий-V, ниобий-Nb, вольфрам-W, молибден-Mo. Интерметаллиды получаются благодаря дополнительным добавкам хрома–Cr, никеля-Ni, и титана–Ti.

Структура аустенитов

Жаропрочные аустенитные различаются по типам структуры. Она может быть

• Гомогенной. Материал с такой структурой не проходит термообработку для упрочнения, в нем мало углерода и большой процент легирующих компонентов. Это обусловливает хорошую стойкость к ползучести.
  Применяются в температурной среде ниже 500 градусов.
• Гетерогенной. В таком стальном материале, прошедшем термоупрочнение, получаются карбонитридные и интерметаллидные фазы.
  Это позволяет повысить температуру использования под нагрузками напряжения до 700 градусов..

Стальные материалы с никелевыми и кобальтовыми присадками подвергаются эксплуатационным воздействиям при терморежиме до 900 градусов. Сохраняют стабильность структуры долгое время.

Нихромы, в которых никеля больше 55%, отличаются и жаропрочностью, и качествами жаростойкости.

Тугоплавкие металлы: вольфрам, ниобий, ванадий обеспечивают устойчивость металлов, когда термический режим приближается к 1500 гр. С.

Молибденовые сплавы с дополнительной защитой долгое время сохраняют рабочие свойства в терморежиме 1700 гр.

Марки аустенитного ряда дисперсионно-твердеющие	Маркировка жаропрочных нержавеющих металлов аустенитного ряда гомогенных
Х12Н20Т3Р, 4Х12Н8Г8МФБ, 4Х14Н14В2М	1Х14Н16Б, 1Х14Н18В2Б, Х18Н12Т, Х18Н10Т, Х23Н18, Х25Н20С2, Х25Н16Г7АР
Производят турбинные конструкции, клапаны двигателей автотранспорта, арматурных конструкций	Гомогенные виды идут на изготовление трубопрокатной продукции, деталей печей, агрегатов, функционирующих под давлением.
Х12Н20Т3Р идет на производство турбинных дисков, кольцевых компонентов, крепежа, функционирующих в температурном режиме менее 700 гр. 4Х14Н14В2М участвует в производстве арматуры, крепежа и поковок для долгого срока эксплуатации при термическом режиме 650 градусов	Х25Н20С2 участвует в производстве печей для температурных нагрузок до 1100 градусов Из Х25Н16Г7АР производят различные металлические полуфабрикаты: лист, проволока, готовые детали для функционального использования при 950 гр. при умеренных нагрузках. Например, электрод. Х18Н12Т идет на изготовление деталей и компонентов для работы при терморежиме до 600 гр. в агрессивных средах.

Аустенитно-ферритный класс

Материалы, содержащие смесь аустенитных и ферритных фаз, характеризуются особой жаропрочностью. По своим параметрам они превосходят даже высокохромистые железосодержащие материалы. Объяснение этого явления кроется в особо стабильной матричной структуре. Это предполагает возможность применения при терморежиме 1150 градусов.

Маркировка жаропрочных нержавеющих металлов ферритного ряда: Х23Н13, Х20Н14С2 и 0Х20Н14С2

Х23Н13 идет на изготовление пирометрических трубок. Х20Н14С2 и 0Х20Н14С2 идут в производство жаропрочных труб, печных конвейеров, емкостей для цементации.

Перлитный класс

Перлитные жаропрочные стали относятся к категории низколегированных. Стали содержащие в виде присадок хром и молибден ориентированы на работу при температуре 450-550 гр. С., содержащие, помимо Cr и Mo еще и ванадий, нацелены на рабочий режим при температуре 550-600 гр. С.

Легирование хромом влияет на жаростойкость стальных материалов в сторону повышения этой характеристики, также усиливается сопротивляемость окислительным процессам(окислению). Добавки молибдена увеличивают прочностные характеристики при большом нагреве материалов.

Ванадий, объединяясь с углеродом, создает повышение прочностных характеристик стальных материалов карбидами с высокодисперсными качествами.

Технология нормализации металлов, а также закаливания и отпуска, улучшают и оптимизируют механические свойства сплавов. Получается структурная матрица, в которой присутствует дисперсная феррито карбидная фактура.

К перлитным разновидностям принадлежат марки жаропрочной стали: 12МХ, 15ХМ, 20ХМЛ, 12Х1МФ, 15Х1М1Ф, 20ХМФЛ, 12Х2МФСР

Из 20ХМЛ производят шестерни, втулки крестовины, цилиндры, другие узлы и детали для работы при 500 гр. С. 12Х1МФ — производство труб пароперегревателей, трубопроводов и коллекторов высокого давления. 15Х1М1Ф идет на производство установок высокого давления, функционирующих при режиме температур до 585 гр. С.

Ферритный класс

Стальные материалы с ферритной структурой имеют в своем составе от 25 до 33 % хрома. Получаются с помощью методов отжига и термообработки, из-за этого в них возникает мелкозернистая структура. Когда происходит повышение температурных показателей до 850 градусов, увеличивается хрупкость.

Маркировки сталей ферритного ряда: 1Х12СЮ, Х17, 0Х17Т, Х18СЮ, Х25Т и Х28

Оправдано использование сталей этого ряда для изготовления разнообразных деталей для машиностроения, проката. 0Х17Т зарекомендовал себя в производстве изделий для работы в окислительных средах, таких как трубы и теплообменники, продукция для проката (металлопроката) Из Х18СЮ производятся трубы пиролизных установок, аппаратура. Х25Т участвует в производстве сварных конструкций с эксплуатационной температурой до 1100 градусов, труб для перекачивания агрессивных сред, теплообменников.

Мартенситный класс

Мартенситная сталь проходит процесс мартенситного превращения. Это процесс полиморфизма, который характеризуется изменением положения атомов или молекул в кристалле относительно друг друга. Мартенситное превращение можно назвать процессом деформации кристаллической решетки. В результате мартенситного преобразования удается изменить характеристики и свойства металлов. Итог процесса – перестроение кристаллической решетки и повышение твердости. Однако возрастает хрупкость.

Отжиг осуществляется при 1200 градусах в течение нескольких часов. После чего материалу дают еще несколько часов остыть. Такая процедура приводит к повышению гибкости металла, хотя приходится пожертвовать некоторым уровнем твердости. Если применяется метод двойной закалки, то она проходит в два этапа . Первый предполагает нормализацию твердого раствора материала с нагреванием до 1200 градусов. Второй этап предполагает тот же процесс, но с нагревом до 1000 градусов. Такая технология обеспечивает рост пластичности металла и увеличивает его жаропрочность.

Мартенситы характеризуют такие марки: Х5, 3Х13Н7С2 , 40Х10С2М , 4Х9С2, 1Х8ВФ.

Х5 используется в трубном производстве, трубы выдерживают режим эксплуатации до 650 гр. С. 40Х10С2М идет на изготовление клапанов авиадвигателей, двигателей для дизельного автотранспорта, крепежа при температурах до 500 градусов. 3Х13Н7С2 и 4Х9С2 могут подвергаться нагреву порядка 900 гр. С. Это обуславливает их пригодность для производства двигательных клапанов. 1Х8ВФ рассчитана на температурный режим ниже 500 гр. С., но на длительную эксплуатацию под нагрузками. Эта марка подтвердила свою эффективность в изготовлении паровых турбин.

Мартенситно-ферритный класс

Этот тип стали имеет в своем составе 10-14% хрома, легируется V, Mo, W.

Марки этого ряда: Х6СЮ, 1Х13, 1Х11МФ, 1Х12В2МФ, 1Х12ВНМФ, 2Х12ВМБФР

Х6СЮ часто применяется в производстве компонентов котельных установок и трубопроводов, труб. 1Х11МФ работает в виде лопаток турбин, из него производят поковки для эксплуатационных температур до 560 гр. С. 1Х12ВНМФ идет на производство лопаток и крепежа турбин, которые подвергаются длительным нагрузкам в температурных пределах до 580 градусов.

 

Сплавы, имеющие никелевую основу, и железо никелевые

Материалы, у которых в составе 55% никеля, легируются Cr.

Присадки хрома добавляют до 25 %. Особенность таких материалов — появление в условиях повышения температуры оксидной пленки из Cr, а в материалах с добавками алюминия – пленки их этого металла. Легированные титаном сплавы приобретают свойство оставаться прочными и устойчивыми, когда температуры поднимаются до очень больших значений.

 

Примеры марок: ХН60В, ХН67ВМТЮ, ХН70, ХН70МВТЮБ, ХН77ТЮ, ХН78Т, ХН78Т, ХН78МТЮ.

Сплав ХН77ТЮ используют для изготовления колец, лопаток, дисков, компонентов, которые должны выдерживать до 750 гр. С. ХН35ВМТЮ участвует в производстве газовых конструкционных элементов коммуникаций.   Из ХН35ВТР изготавливают конструкции турбинных устройств.   Из ХН35ВТ и ХН35ВМТ производят роторы турбин, крепежные элементы, пружины для t° до 650 градусов

Применение жаропрочных сталей

Область применения рассматриваемого типа сплавов весьма большая. Жаропрочные стали и сплавы предназначены для применения при условии воздействия высокой температуры или агрессивной окружающей среды. Есть разные виды, например, инструментальная сталь, которая используется за режущих изделий (резка металлов и прочих). Жаропрочные стали применяют для изготовления:

• Корпусных деталей, которые будут подвержены нагреву.
• Деталей конструкции двигателей внутреннего сгорания.
• Деталей и элементов, которые могут контактировать с различной агрессивной средой: жидкость, химикаты и так далее.
• Изделия для отраслей промышленности, производящих оборудование, инструменты и посуду, трубы и другие, предназначенные для контакта с пищевой продукцией.
• Болтов и гаек, листов, проката, жаропрочная полоса.
• Изделия для производства дымоходов(AISI 201, AISI 321).
• Роторных конструкций и валов.
• Жаропрочный шестигранник.
• Жаропрочная лента.
• Фланцев и поковок общего и специального назначения.
• Высоконагруженные детали, штуцера.
• Прутков и шпилек.
• Крепежа и крепежных элементов.
• Листовых деталей и сортовых заготовок.
• Труб разного профиля и предназначения в условиях высокого давления и высоких t°.
• Детали выхлопных систем.
• Теплообменное оборудование.
• Дисковых компонентов высокотемпературных установок, компрессоров.
• Корпусов камер сгорания и дефлекторов.
• Вся продукция, что изготавливается методом прокат.
• Арматурные конструкции.

Особенности материалов с жаропрочными свойствами

Жаропрочные стали способны успешно эксплуатироваться в условиях постоянного воздействия высоких температур, при этом не проявляя склонности к ползучести, то есть не деформируется и не “ползет”.

Жаропрочность сплавов зависит от вида имеющейся ползучести, которая может быть:

1. Длительная. Определяется на протяжении большего времени воздействия на сталь. И в данном случае главное значение имеет величина предела ползучести – наибольшее напряжение, вызывающее разрушение испытуемого изделия при конкретном времени воздействия и температуре.
2. Кратковременная. Устанавливается в ходе специально проводимых анализов на растяжение изделий. Обследования осуществляются в течение непродолжительного времени при заранее заданной температуре в нагревательной печи.

Для определения ползучести сплавов в исследовательских центрах используют комплекс испытательных машин. Чтобы определить параметры кратковременной ползучести, материалы подвергают специальным испытаниям, для чего их помещают в печь, нагретую до определенной t°, и прикладывают к ним растягивающую нагрузку. Такое испытание проводится в течение ограниченного промежутка времени.

Достоинства и недостатки

Достоинства:

• обладают высокой жаропрочностью;
• имеют хорошие показатели жаростойкости.

Недостатки:

• сплавы с содержанием хрома и особенно никеля имеет высокую стоимость;
• имея в своем составе большое количество различных компонентов, достаточно трудоемки в производстве.

Самые востребованные жаростойкие сплавы

Аустенитные жаростойкие сплавы стали самыми востребованными материалами в данный момент в этом сегменте сталеварения. При изготовлении используют два вида уплотнителя: интерметаллический или карбидный. Именно эти уплотнители обеспечивают ее особыми свойствами, которые востребованы в различных современных производствах.

Аустенитные сплавы делятся на две группы:

1. дисперсионно-твердеющие (марки Х12Н20Т3Р, 0Х14Н28В3Т3ЮР, 4Х14Н14В2М, 4Х12Н8Г8МФБ – такая сталь самый подходящий материал для изготовления деталей турбин и клапанов двигателей);
2. гомогенные (марки Х25Н20C2, 1Х14Н16Б, Х23Н18, Х25Н16Г7АР, Х18Н10T, 1Х14Н18В2Б, Х18Н12T – данные марки используются для производства труб и арматуры, которые будут работать при больших нагрузках, проката деталей для оборудования).

Аустенитно-ферритные стали благодаря своему сплаву со стабильным строением обнаруживают довольно-таки высокую жаропрочность. Подобные марки из-за своей хрупкости нельзя использовать для производства нагруженных деталей, но эти сплавы отлично себя показывают при температурах, доходящих до 1150°С.

Марки жаропрочной стали

1. Марки жаропрочной стали мартенситного типа. Самые популярные марки:

• Предназначается для труб, используемых при температурном режиме 650 градусов.
• 1Х8ВФ. Применяется для изготовления деталей паровых турбин. Выдерживает до 500 градусов, срок их эксплуатации равен 10 000 часам.
• Группа схожих марок: Х5М, Х5ВФ, 1 Х8ВФ, Х6СМ, 1Х12Н2ВМФ. Эксплуатация при температурном режиме от 500 до 600 градусов. Срок службы от 1000 часов до 10 000 часов.
• 3Х13Н7С2 и 4Х9С2. Из них изготавливаются клапаны транспортных двигателей. Применение до 950 градусов.

Марки стали, содержащей перлит и хром:

• Х13Н7С2
• Х6СМ
• Х6С
• Х10С2М
• Х7СМ
• Х9С2

1. Марки ферритных сплавов:

• Х28
• 1Х12СЮ
• Х25Т
• Х17
• 0Х17Т
• Х18СЮ

1. Марки стали мартенсит и феррит:

• 2Х12ВМБФР
• Х6СЮ
• 1Х12В2МФ
• 1Х13
• 1Х12ВНМФ
• 1Х11МФ

1. Аустенитная и аустенитно-ферритная сталь:

• 1Х14Н16Б
• Х25Н20С2
• 1Х14Н18В2Б
• Х25Н16Г7АР
• Х18Н12Т
• Х23Н18
• Х18Н10Т

Марки дисперсионно-твердеющей стали:

• 0Х14Н28В3Т3ЮР.
• Х12Н20Т3Р.
• 4Х14Н14В2М.
• 4Х12Н8Г8МФБ.

1. Тугоплавкие металлы. Наиболее распространенные составы жаропрочных сплавов на основе тугоплавких металлов:

• вольфрам, как основной металл, и рений в качестве легирующего вещества (30%);
• железо как основа (48%), а добавочные вещества: ниобий – 15%, молибден – 5%, цирконий – 1%;
• ванадий (60%) и легирующий ниобий (40%);
• вольфрам и тантал в равном соотношении – 10%.

1. Никелевые сплавы и металлы:

• ХН78Т
• ХН60В
• ХН78МТЮ
• ХН67ВМТЮ
• ХН77ТЮ
• ХН70
• ХН70МВТЮБ
• ХН35ВМТ, ХН35ВТ
• ХН5ВМТЮ
• ХН35ВТЮ
• ХН5ВТР

Жаропрочные марки стальных сплавов способы работать при повышенных температурах. В зависимости от состава сплава зависят их эксплуатационные характеристики. В совокупности все показатели влияют на сферу применения изделий из жаропрочной стали. Некоторые марки используются только лишь в промышленных целях, а другие подходят для бытового применения. Например, жаропрочные цветные металлы (медь).

Легирующие компоненты придают прочность металлу, предел которой зависит от типа дополнительного вещества. Так можно получить прецизионные сплавы.

Сплавы на основе никеля с железом

Материалы на базе никеля (55% Ni) или выполненные на основе смеси его с железом (65%) — жаропрочные с высокими качествами жаростойкости. Базовый легирующий элемент для любых сталей этой категории – хром, которого содержится 14-23%.

Высокая стойкость и прочность сохраняется при повышенных t°. Этими качествами обладают стальные сплавы на основе никеля.

Самые популярные:

• ХН60В;
• ХН67ВМТЮ;
• ХН70МВТЮБ;
• ХН70;
• ХН77ТЮ;
• ХН78Т;
• ХН78МТЮ;
• ХН78Т.

Часть сталей данных марок являются жаропрочными, а остальные – жаростойкими. При нагреве на поверхности изделий из сплавов данных марок появляется оксидная пленка на основе хрома и алюминия, а в твердых растворах структуры таких металлов формируются соединения алюминия с никелем или титана с никелем, что и обеспечивает устойчивость таких материалов к воздействию высоких t°. Более подробные характеристики приводятся в специальных справочниках.

Стали никелевой группы используют для изготовления:

• элементов газовых конструкций и коммуникаций (ХН35ВМТЮ);
• конструктивных элементов турбинных устройств (ХН35ВТР);
• конструктивных элементов компрессоров – лопаток и дисков (ХН35ВТЮ);
• роторов, которыми оснащают турбины (ХН35ВТ и ХН35ВМТ).

 

Большое влияние на жаропрочность оказывает чистота никеля или хрома.

Тугоплавкие металлы и сплавы

Это металлы, отличающиеся экстремально высокими температурными показателями плавления. Их характеризует также повышенная износостойкость. Использование их для легирования сталей и сплавов, увеличивает те же показатели материалов, к которым их добавляют.

Температуры плавления следующие:

Вольфрам	W	3410 градусов
Тантал	Ta	3000 градусов
Ниобий	Nb	2415 градусов
Ванадий	V	1900 градусов
Цирконий	Zr	1855 градусов
Рений	Re	3180 градусов
Молибден	Mo	2600 градусов
Гафний	Hf	2222 градусов

Аустенитно-ферритные и аустенитные жаростойкие сплавы

Самые востребованные аустенитные стали с никелем и хромом в составе. В подобных композициях иногда встречаются незначительные включения ниобия и титана, углерода в них очень мало. Аустенитные марки до 1000° успешно противостоят процессу появления окалины и при этом относятся к группе антикоррозионных сталей.

Сейчас чаще всего предприятия используют описываемые материалы, относимые к дисперсионно-твердеющей категории. Их делят на два вида в зависимости от варианта применяемого упрочнителя – интерметаллического либо карбидного. Именно процедура упрочнения придает аустенитным сталям особые свойства, так востребованные промышленностью.

Аустенитно-ферритные сплавы имеют очень высокую жаропрочность, которая намного больше обычных высокохромистых материалов.

Такие марки стали нельзя применять для производства нагруженных компонентов из-за их повышенной хрупкости. Зато они прекрасно подходят для изготовления изделий, функционирующих примерно в 1150°С. Например:

• пирометрических трубок (марка – Х23Н13);
• печных конвейеров, труб, емкостей для цементации (Х20Н14С2 и 0Х20Н14С2).

Выбор марки стали для печей или бани

Жаропрочные стали для использования в домашних условиях значительно отличаются от промышленных вариантов. Для печи, например, следует подбирать нержавеющие металлы, способные разогреваться до 500 градусов. Причем возможно применение различных вариантов сплавов в зависимости от используемого элемента конструкции. Марки нержавеющей стали, в том числе жаропрочной, для отдельных деталей печи:

• 08Х17Т, AISI 430 – подойдут для отделения топки. Если возникнут трудности с приобретением этих марок, то их сможет заменить сталь Ст-10.
• 08ПС, 08Ю – используются для тепловых щитов.
• Ст-3 – подходит для печного корпуса.

Большинство марок жаропрочной стали могут применяться для печного заслона. В некоторых случаях может использоваться чугун.

Для постройки банной печи используется сталь, в которой содержится хром не менее 12%, что делает ее на какой-то процент нержавеющей. Важно учитывать толщину стального листа, круга. Для подобной конструкции он должен быть 5 мм. Жаропрочная сталь применяется для оборудования, обогревающего большую площадь. Для бань важно выбирать нержавеющие материалы, из-за повышенной влажности. Для сварки лучше использовать дуговой сварочный вольфрамовый электрод. Он применяется в среде так называемых защитных газов- гелии и аргоне. При этом, применяется механизированная аргонодуговая сварка при помощи электродов плавящихся и неплавящихся, а также сварку при помощи флюса.

Оптимальная толщина металла для печи в баню

При определении толщины металла, учитывают две основные характеристики, влияющие на рабочие параметры банной печи:

1. Прогорание стали – если для топки использовать тонкостенный лист обычного металла, спустя буквально полгода топки, придется ремонтировать печь. Обычная сталь толщиной 4 мм, обеспечит быстрый прогрев парной, но прослужит недолго. По этой причине, производители и компании делают топочную камеру из AISI 430, жаростойкой хромистой нержавеющей стали толщиной 4-6 мм.
2. Теплопроводность – температура нагрева печи напрямую зависит от толщины стенок топки. Кажется, что проще было сделать топочную камеру из металла 10 мм и больше, и так предотвратить прогорание, но такой подход нецелесообразен по нескольким причинам. Чем толще металл, тем больше требуется тепловой энергии и времени, чтобы прогреть его и поддерживать необходимый градус t°. Печное оборудование становится экономически невыгодным. Оптимальная толщина металла у банной печи, должна быть 6-8 мм.

Минимальная толщина стали в топочной камере 4 мм, такой размер допустим только при условии применения нержавеющей стали AISI 430 и 08Х17Т. В других случаях, нужна толщина металла, которая составляет не менее 6 мм. Большинство мастеров рекомендуют при самостоятельном изготовлении печи, использовать конструкционную сталь толщиной 8 мм.

Мы предлагаем большой выбор видов проката, услуг по обработке сталей и изделий из жаропрочных металлов. Отрежем нужный размер от жаропрочного листа, круга, трубы. В наличии все оборудование для обработки данных жаропрочных материалов. Для самовывоза найти нас можно на карте, также можем отправить заказ с доставкой.

Цена на жаропрочные металлы зависит от многих факторов. Ознакомиться со всеми товарами можно в каталоге. Для уточнения информации или выставления счета — звоните или оставьте свой номер телефона для обратного звонка на сайте.