Gatunki, rodzaje i cechy stali żaroodpornej

Stal żaroodporna jest materiałem pożądanym we współczesnym świecie. Z niego powstają piece i kominy. Właściwości materiału ujawniają wszystkie jego zalety i pozwalają ocenić jego wyjątkowość.

Pojęcie odporności na ciepło

Ta właściwość metali decyduje o ich odporności na korozję pod wpływem wysokich temperatur. W agresywnym środowisku stal żaroodporna nie zapada się ani nie odkształca.

Źródło mprokat.ru

Materiał ten wykorzystywany jest do produkcji części, które mają kontakt z temperaturami powyżej 550 stopni i podlegają obciążeniom wibracyjnym: turbiny, kotły grzewcze, sprężarki itp. W celu zwiększenia wskaźnika odporności cieplnej do stopów metali dodaje się pewne substancje:

• chrom;
• aluminium;
• nikiel;
• krzem.

Celem takich dodatków jest stworzenie warstwy ochronnej. Substancje te w kontakcie z metalem podczas ogrzewania tworzą na nim cienką warstwę, która zmniejsza utlenianie. W zależności od ilości dodanych substancji zostanie dostosowany poziom odporności cieplnej.

Źródło metalloprokat-63.ru

W produkcji stali żaroodpornej przechodzi pewne testy. W pierwszej kolejności powstały stop jest podgrzewany do określonej temperatury, a następnie poddawany rozciąganiu. Po udanych testach gotowy produkt może zostać sprzedany.

Cechy stali żaroodpornej

Zalety produktów żaroodpornych są oczywiste:

• Przy stałej i długiej ekspozycji na wysokie temperatury właściwości operacyjne metalu pozostają niezmienione.
• Zwiększona odporność na naprężenia mechaniczne. W agresywnym środowisku stop zachowuje swoją wytrzymałość.
• Pomimo wpływu środowiska gazowego i oddziaływania z kwasami, stop stali zachowuje swój pierwotny skład chemiczny.
• Substancje dodawane do stopu nadają mu właściwości odporności na korozję.

Źródło metall-gipermarket.ru

W zależności od czasu ekspozycji na agresywne środowisko stal żaroodporną można podzielić na rodzaje ogrzewania długotrwałego i krótkotrwałego. Stal grzewcza o długotrwałym działaniu charakteryzuje się długotrwałym utrzymywaniem wysokich temperatur. Jednak wartość reżimu temperaturowego nie osiąga poziomu krytycznego. W przypadku krótkotrwałego ogrzewania stali, jej zastosowanie jest wymagane tam, gdzie występują gwałtowne skoki temperatury do kilku tysięcy stopni.

Jednak nadal te parametry nie decydują o klasyfikacji stali żaroodpornej według rodzaju. Głównym czynnikiem są tutaj dodatkowe zanieczyszczenia, które nadają stopowi specjalne właściwości.

Rodzaje stali żaroodpornych

W zależności od struktury wewnętrznej wyróżnia się kilka rodzajów stali:

• martenzytyczny;
• perlit;
• austenityczny;
• martenzytyczno-ferrytyczny.

Źródło gendocs.ru

Stal żaroodporna dzieli się dalej na dwa typy:

• ferrytyczny;
• austenityczno-ferrytyczne.

Tutaj decydującym czynnikiem jest ferryt zawarty w kompozycji.

Gatunki stali żaroodpornej typu martenzytycznego

Najpopularniejsze marki:

• x5. Przeznaczony do rur używanych w temperaturze 650 stopni. Ta marka nie jest przeznaczona do wysokich temperatur.
• 1X8VF. Służy do produkcji części turbin parowych. Wytrzymuje temperatury do 500 stopni. Jednocześnie ich żywotność wynosi 10 000 godzin.
• Kilka marek jest połączonych w jedną grupę, ponieważ mają podobne cechy: Kh5M, Kh5VF, 1 Kh8VF, Kh6SM, 1 Kh12N2VMF. Przeznaczony do elementów wykonanych do pracy w temperaturach od 500 do 600 stopni. Żywotność części waha się od 1000 godzin do 10 000 godzin.
• Dwie kolejne marki są połączone według wspólnych wskaźników: 3X13H7S2, 4X9S2. Z nich wykonane są zawory silników transportowych. Potrafi wytrzymać temperatury od 850 do 950 stopni.

Źródło 90zavod.ru

Stale martenzytyczne zawierają perlit. Wraz ze wzrostem poziomu chromu w stopie zmienia się jego stan. Gatunki stali zawierające perlit i chrom:

• H13N7S2.
• H6SM.
• H6S.
• H10S2M.
• H7SM.
• H9S2.

Zasadą produkcji stali martenzytycznych jest łączenie elementów składowych i ich dalsze hartowanie w temperaturze 1000 stopni. Aby zwiększyć poziom odporności na ciepło, stop jest odpuszczany w temperaturze 8100 stopni. To właśnie ta procedura pozwala stali wytrzymać długotrwałe nagrzewanie.

Gatunki ferrytyczne

Takie związki zawierają około 30% chromu. Drobnoziarnistą strukturę metalu uzyskuje się przez wyżarzanie. Te stale obejmują:

• X28.
• 1X12SU.
• X25T.
• X17.
• 0X17T.
• H18SYU.

Produkcja stali ferrytycznej przechodzi przez etapy hartowania, wypalania, a następnie odpuszczania. Ze względu na drobnoziarnistą strukturę stop można nagrzewać tylko w temperaturze 180 stopni. Zwiększenie reżimu temperaturowego doprowadzi do naruszenia integralności i sprawi, że stop będzie kruchy. Takie stopy są używane głównie do urządzeń wymiany ciepła.

Martenzyt i ferryt - gatunki stali

Należy zauważyć, że stal może być martenzytyczno-ferrytyczna. Taki materiał jest stosowany w inżynierii mechanicznej. Charakterystyczną cechą jest odporność na temperatury 600 stopni. Przy takim uderzeniu, nawet przez długi czas, właściwości użytkowe stali nie ulegają zmianie.

Gatunki stali o następującym składzie:

• 2X12VMBFR;
• X6SU;
• 1Х12В2МФ;
• 1X13;
• 1X12VNMF;
• 1 X11MF.

Cechą charakterystyczną składu stopów martenzytyczno-ferrytycznych jest obecność chromu, nie więcej niż 14% i nie mniej niż 10%. Jako metale dodatkowe stosuje się wolfram, wanad i molibden.

Stal austenityczna i austenityczno-ferrytyczna

Cechą takich stopów jest obecność niklu, który tworzy strukturę materiału, a także chromu, który zapewnia odporność na ciepło. W niektórych gatunkach stali tej kategorii obserwuje się obecność tytanu i niobu.

Stal austenityczna jest nierdzewna. Jest odporny na tworzenie się kamienia pod wpływem środowiska pracy do 1000 stopni.

Źródło tehenergomash.ru

Kompozycje żaroodporne dzielą się na dwie kategorie:

• jednorodny;
• utwardzanie dyspersyjne.

Do produkcji kształtek, rur pracujących pod zwiększonymi obciążeniami stosuje się stale jednorodne. Wpływ na konstrukcję występuje nie tylko na poziomie temperatury, ale także przy wysokich ciśnieniach i obciążeniach udarowych. Gatunki tego rodzaju stali obejmują:

• 1H14N16B.
• H25N20S2.
• 1H14N18V2B.
• H25N16G7AR.
• H18N12T.
• H23N18.
• H18N10T.

Kompozycje utwardzane dyspersyjnie stosuje się do produkcji wyposażenia turbin i zaworów silnikowych. Charakteryzują się długim i regularnym nagrzewaniem, a także częstym schładzaniem. Wahania temperatury nie wpływają na właściwości stopu. Gatunki stali do hartowania wydzieleniowego:

• 0H14N28V3T3ЮР.
• H12N20T3R.
• 4H14N14V2M.
• 4H12N8G8MFB.

Stal austenityczna należy do kategorii kompozycji utwardzanych wydzieleniowo. W przypadku wskaźników wysokiej jakości dodaje się do nich węglik, a także uszczelniacz międzymetaliczny. Taka stal żaroodporna jest używana do pieca. Kompozycja może wytrzymać temperaturę równą 700 stopni.

Metale austenityczne i austenityczno-ferrytyczne dzielą się na trzy kategorie:

• o obniżonej zawartości metali dodatkowych;
• stopy o wysokiej zawartości węglików;
• stal z obecnością hartowania międzymetalicznego.

Ten ostatni typ jest najtrwalszy i najbardziej odporny na ciepło. Wynika to ze składników zawartych w składzie:

• tytan;
• aluminium;
• molibden;
• brom;
• wolfram.

Takie stopy są utwardzane w temperaturze 1050 stopni na powietrzu lub w cieczy.

Źródło ekipirovka.ru

Metale ogniotrwałe

Metale ogniotrwałe zawarte w stopie stali nadają dodatkowe właściwości, zwiększając odporność cieplną stali. Takie metale mogą wytrzymać temperatury od 1000 do 2000 stopni. Stal ogniotrwała ulega deformacji. W wysokich temperaturach jego struktura ulega zniszczeniu. W celu utrzymania wytrzymałości takiej stali do stopu dodawane są inne substancje. Najczęstsze kompozycje stopów żaroodpornych na bazie metali ogniotrwałych:

• wolfram jako metal nieszlachetny i ren jako składnik stopowy (30%);
• żelazo jako baza (48%) oraz substancje dodatkowe: niob - 15%, molibden - 5%, cyrkon - 1%;
• wanad (60%) i niob stopowy (40%);
• wolfram i tantal w równym stosunku - 10%.

Istnieją stopy, które wytrzymują ogromne temperatury, nawet powyżej 3000 stopni:

• Wolfram. Nie reaguje na agresywne środowiska. Jego próg temperatury wynosi 3410 stopni.
• Ren. Najbardziej żaroodporny metal, który wytrzymuje temperatury 3180 stopni.
• Tantal. Nie mniej odporny na ciepło niż ren. Jego maksymalna wytrzymałość zależy od temperatury 3000 stopni.
• Molibden. Wytrzymuje ciepło do 2600 stopni.
• Niob - 2415 stopni.
• Hafn. Jest stosowany w stopach, które później będą używane w temperaturze 2000 stopni.
• Wanad. Może być wystawiony na działanie środowiska o temperaturze 1900 stopni.
• Cyrkon. Działał przy maksymalnie 1855 stopniach.

Źródło krepej-metiz.ru

Biorąc pod uwagę opisane właściwości i cechy stali żaroodpornej, możemy stwierdzić, że klasyfikacja jest budowana w zależności od następujących wskaźników:

• dopuszczalny reżim temperaturowy, w którym stop nie ulega deformacji;
• okres ogrzewania metalu;
• odporność na środowisko kwaśne i wysoką wilgotność.

Stopy niklu

Stale żaroodporne mogą być wykonane z niklu o zawartości niklu 55%. Możliwe jest również użycie niklu z żelazem (65%). Taka kompozycja zwiększa odporność na ciepło i sprawia, że stop jest bardziej wytrzymały. Chrom działa jako składnik stopowy, którego stosunek nie przekracza 23%.

Najpopularniejsze gatunki stali żaroodpornej na bazie niklu to:

• XN78T.
• XH60V.
• XN78MTYU.
• KhN67VMTYu.
• XN77TYu.
• XH70.
• XN70MVTYUB.

Źródło u-metall.ru

Niektóre rodzaje stempli są używane do określonych produktów:

• KhN35VMT, KhN35VT - wirniki jako wyposażenie turbiny;
• KhN5VMTYU - szczegóły komunikacji gazowej;
• XN35VTYU - części składowe do sprężarek, na przykład dyski;
• XH5VTR - kilka szczegółów konstrukcji turbiny.

Gatunki żaroodporne stopów stali to sposoby pracy w podwyższonych temperaturach. W zależności od składu stopu zależą ich właściwości użytkowe. Składniki stopowe nadają metalowi wytrzymałość, której granica zależy od rodzaju dodatkowej substancji. Wszystkie wskaźniki łącznie wpływają na zakres stosowania wyrobów ze stali żaroodpornej. Niektóre marki są używane tylko do celów przemysłowych, podczas gdy inne nadają się do użytku domowego.

Wybór gatunku stali do pieców lub wanien

Stale żaroodporne do użytku domowego znacznie różnią się od opcji przemysłowych. Na przykład w przypadku pieca należy wybrać stopy, które można nagrzać do 500 stopni. Ponadto możliwe jest stosowanie różnych rodzajów stopów w zależności od zastosowanego elementu konstrukcyjnego. Gatunki stali, w tym żaroodporne, na poszczególne części pieca:

• 08X17T, AISI430 - nadaje się do oddzielania paleniska. W przypadku trudności z pozyskiwaniem tych gatunków można je zastąpić stalą St-10.
• 08PS, 08Yu - używane do osłon termicznych.
• St-3 - nadaje się do korpusu pieca.
• Na sito pieca można stosować większość gatunków stali żaroodpornych. W niektórych przypadkach można użyć żeliwa.

Do budowy pieca do sauny używana jest stal, która zawiera co najmniej 12% chromu. Ważne jest, aby wziąć pod uwagę grubość blachy stalowej. W przypadku takiego projektu powinien wynosić 5 mm. Stal żaroodporna jest używana do urządzeń ogrzewających dużą powierzchnię.

Wniosek

Istnieje wiele odmian stali żaroodpornych. Każdy gatunek ma swoje własne cechy. Prawie wszystkie składniki stopowe, oprócz wytrzymałości, nadają metalowi właściwości antykorozyjne. To znacznie wydłuża żywotność produktów. Jednak proces tworzenia takiej stali jest pracochłonny. W związku z tym ceny materiału będą znacznie wyższe. W wielu przypadkach koszt produktów żaroodpornych jest uzasadniony. W końcu dodatkowe składniki mogą nadać stopom inne właściwości, na przykład przewodność elektryczną. W tym przypadku skład stali żaroodpornej zapewnia maksymalne bezpieczeństwo i niezawodność.