разница понятий и свойств материалов
- АО Поликор
- Блог
- Жаростойкие и жаропрочные сплавы: разница понятий и свойств материалов
С развитием промышленности и машиностроения возникла необходимость в изготовлении материалов, устойчивых к воздействию высоких температур в несколько сотен градусов. Для таких задач используются керамические подложки и различные тигли, в которых производится нагрев сырья до критических температур. При выборе этих емкостей оценивают их физические и химические свойства, в зависимости от данных критериев подбирают изделия для конкретных задач.
Когда оценивают огнеупоры, новички путаются в таких терминах, как жаропрочные и жаростойкие сплавы.
Наглядное сравнение определений – жаростойкие и жаропрочные сплавы
При выборе материалов для оборудования важно различать, в чем разница между жаростойкими и жаропрочными сплавами – оба вида могут выдерживать нагрев до критических температур более 1000 °С, разница лишь в возможном времени воздействия, от которого зависят физические и химические свойства.
Разница между материалами:
- Жаропрочные сплавы – способны работать при критически высокой температуре в течение определенного периода времени. Выдерживают нагрузки в виде сложнонапряженного состояния, не разрушаются в газовых средах и устойчивы к коррозии.
- Жаростойкие сплавы – могут работать в слабонагруженном состоянии при критических температурах непродолжительное время. Устойчивы к воздействию коррозии, выдерживают агрессивные газовые среды.
Как видно из разницы определений, жаропрочные сплавы способны работать при длительном нагреве, жаростойкие – при кратковременном повышении температуры. В связи с такой разницей из материалов первого вида изготавливают нагружаемые узлы и агрегаты, основные детали для оборудования. Жаропрочные сплавы используются в основном для защиты от огня, из них изготавливают комплектующие для вспомогательного оборудования.
Разница свойств материалов
Для производства сплавов используют индукционные и дуговые электропечи, которые работают по технологии вакуумного дугового переплава. Только при воздействии критической температуры в таких условиях удается полностью переплавить сырье для изготовления деталей. Наиболее распространены сплавы на никелевой основе, они классифицируются по ГОСТ 5632-72 на несколько видов. Свойства у образцов могут отличаться, но принцип реакции на температурное воздействие и агрессивные среды – общий.
Подробная информация по температуре представлена в таблице:
| Вид сплавов | Жаропрочные | Жаростойкие |
| Свойства | Способны выдерживать нагрев до 1160-1180 °С, этому значению соответствует начало деформации. Для полного расплавления потребуется не менее 2 часов. | Началу деформации соответствует температуре 1160-1180 °С. При данной температуре материал расплавляется за 10-15 минут. |
Жаростойкие и жаропрочные сплавы выбирают благодаря их практичным свойствам:
- устойчивость к воздействию критических температур;
- высокая прочность при нагреве;
- антикоррозийная стойкость;
- способность работать в агрессивных средах.
Различие только в длительности нагрева – для работы в условиях продолжительно высоких температур выбирают жаропрочные стали. При их подборе оценивают особенности конкретного образца по составу и конкретным свойствам, а также особенности технологии производства – температурные значения, старение материала, выдержка и охлаждение на воздухе. По всем этим вопросам можно проконсультироваться с менеджером при оформлении заказа на изготовление продукции.
Поделиться:
Возможно вам будет интересно
Как делают огнеупорное стекло?
Классификация кварцевых огнеупоров
Керамическое волокно: области применения и свойства огнеупорного материала
Огнеупорные связующие: разнообразие видов и описание
Как согнуть листовой асбест вокруг трубы?
Что можно производить из глины?
Чем заменить буру при плавке золота и серебра?
В чём заключается подготовка металла к плавке?
Производство и применение вспученного вермикулита в строительстве
Вреден или нет асбокартон для здоровья: характеристики теплопроводности
Совелитовые плиты для обмуровки котлов: технология производства и характеристики
Как вести шов в аргонодуговой сварке?
Как выбрать аппарат аргонодуговой сварки?
Как выбрать вольфрамовые электроды для аргонодуговой сварки?
Как сделать огнеупорный цемент из золы?
| 8 (800) 200-52-75 (495) 366-00-24 (495) 504-95-54 (495) 642-41-95 | |
e-mail: [email protected] | |
Основные сведения о жаростойких и жаропрочных сплавахЖаропрочные сплавы и стали — материалы, работающие при высоких температурах в течение заданного периода времени в условиях сложно-напряженного состояния и обладающие достаточным сопротивлением к коррозии в газовых средах. Жаростойкие сплавы и стали — материалы, работающие в ненагруженном или слабо-нагруженном состоянии при повышенных температурах (более 550 °C) и обладающие стойкостью к коррозии в газовых средах. Активный интерес к подобным материалам стал проявляться в конце 30-х годов XX века, когда появилась необходимость в материалах способных работать при достаточно высоких температурах. Это связано с развитием реактивной авиации и газотурбинных двигателей. Основой жаростойких и жаропрочных сплавов могут быть никель, кобальт, титан, железо, медь, алюминий. Наиболее широкое распространение получили никелевые сплавы. Классификация жаропрочных и жаростойких сплавовПоскольку речь идет о жаростойких и жаропрочных сталях и сплавах, то стоит дать определение терминам жаропрочность, жаростойкость. Термины и определенияЖаропрочность — способность сталей и сплавов выдерживать механические нагрузки при высоких температурах в течение определенного времени. При температурах до 600°С обычно применяют термин теплоустойчивость. Можно дать более строгое определение жаропрочности. 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. Ползучесть — явление непрерывной деформации под действием постоянного напряжения. Длительная прочность — сопротивление материала разрушению при длительном воздействии температуры. Жаростойкость характеризует сопротивление металлов и сплавов газовой коррозии при высоких температурах. КлассификацияМожно выделить несколько классификаций сплавов и сталей, которые работают при повышенных и высоких температурах. Наиболее общей является следующая классификация жаростойких и жаропрочных сталей и сплавов:
Также существует классификация по способу производства:
Свойства жаростойких и жаропрочных сплавов Для жаропрочных сплавов и сталей основным полезным свойством с практической точки зрения является способность материала выдерживать механические нагрузки в условиях высоких температур. Основным практически полезными свойствами жаростойких сталей и сплавов является коррозионная стойкость материала в газовых средах при высоких температурах. В то же время, с точки зрения производства готовых изделий важную роль играют технологические свойства. При создании деформируемых сплавов необходимо обеспечить достаточную технологическую пластичность при обработке давлением, в том числе при температурах 700-800 °С, а литые сплавы должны иметь удовлетворительные литейные свойства (жидкотекучесть, пористость). Марки жаропрочных и жаростойких сплавовЖаропрочные стали и сплавы на никелевой основе В настоящее время сплавы на никелевой основе имеют наибольшее значение в качестве жаропрочных материалов, предназначенных для работы при температурах от 700 до 1100°С. Сплав ХН77ТЮР (ЭИ437Б и ЭИ437БУВД)
Технологические данные:
Сплав ХН70ВМТЮ (ЭИ617) Технологические данные:
Жаростойкие стали и сплавы на основе никеля и железа Основными жаростойкими материалами, которые используют в газовых турбинах, печах и различного рода высокотемпературных установках с рабочей температурой до 1350 °С, являются сплавы на основе железа и никеля. Сплав ХН70Ю (ЭИ652) Технологические данные:
Сплав ХН78Т (ЭИ435) Технологические данные:
Сплав ХН60ВТ (ЭИ868) Технологические данные:
Сплавы ХН65МВ (ЭП567), ХН65МВУ (ЭП760) (хастеллой) Полуфабрикаты из указанных сплавов подвергаются термической обработке, которая заключается в закалке при температуре 1050-1090 °С и последующем охлаждении в воде. Применяются для сварки конструкций, работающих при повышенных температурах в достаточно агрессивных средах (серная, уксусная кислота, хлориды и др.). Высоколегированные сталиСталь СВ-06Х15Н60М15 (ЭП367) Указанная сталь не относится к категории жаропрочных или жаростойких, но используется для сварки конструкций из таких сплавов. Она применяется для сварки деталей из сплавов на никелевой основе, например, ХН78Т, ХН70ВМЮТ и подобных, а также для сварки разнородных металлов, например, хромистых сталей со сплавами на никелевой основе. Достоинства / недостатки жаростойких и жаропрочных сплавов
Области применения жаропрочных И жаростойких сплавовУказанные материалы применяются при изготовлении деталей ракетно-космической техники, в газовых турбинах двигателей самолетов, кораблей, энергетических установок, в нефтехимическом оборудовании. К таким деталям можно отнести рабочие лопатки, турбинные диски, кольца и другие элементы газовых турбин, а также камеры сгорания, узлы деталей печей и прочих изделий, длительно работающих при повышенных температурах. Диапазон рабочих температур, как правило, составляет 500-1350 °С. Продукция из жаростойких и жаропрочных сплавовВыпускаются различные полуфабрикаты из жаропрочных и жаростойких сталей и сплавов. Стоит отметить жаропрочные прутки и круги, проволоку и нить, жаропрочные листы и полосы, ленту, а также трубы. Перечисленные полуфабрикаты находят применение в областях промышленности, в которых предъявляются высокие требования к жаропрочности и жаростойкости изделий. |
Классификация, свойства, применение, химический состав, марки
Они могут быть литейными, деформируемыми и порошковыми. Наиболее распространенными среди жаропрочных являются литейные сложнолегированные сплавы на никелевой основе, способные работать до температур 1050-1100 °C в течение сотен и тысяч часов при высоких статических и динамических нагрузках.
Если учитываются время и напряжение, то характеристика называется пределом длительной прочности; если время, напряжение и деформация — пределом ползучести.
Существуют различные схемы нагружения жаропрочных материалов: статические растягивающие, изгибающие или скручивающие нагрузки, термические нагрузки вследствие изменений температуры, динамические переменные нагрузки различной частоты и амплитуды, динамическое воздействие скоростных газовых потоков на поверхность. При этом указанные материалы должны выдерживать соответствующий тип нагружения.
Высокое сопротивление окислению сталей и сплавов связано в первую очередь с большим количеством хрома, входящего в состав сплавов. Например, максимальное содержание хрома (по массе) в количестве 26-29 % имеет сплав на основе никеля ХН70Ю.
Помимо сварки может осуществляться наплавка.
Полуфабрикаты из некоторых сплавов используются в качестве присадочного материала при сварке.Области применения материалов: теплостойкость — MetalTek
Согласно определению, термостойкие применения обычно применяются при температурах выше 1200°F/670°C и требуют использования материалов с повышенной стойкостью к окислению и другим газам, характерным для окружающей среды, и к ухудшению механических свойств. . Работоспособность в этих высокотемпературных средах определяется приемлемыми уровнями прочности на растяжение, прочности на разрыв и сопротивления ползучести, которые соответствуют требуемому сроку службы.
Как правило, свойства материала ухудшаются при повышении температуры. Особенно это заметно в углеродистой стали. За прошедшие годы металлургические компании разработали легированные стали, содержащие никель и хром, которые, среди прочего, значительно улучшили прочность и пластичность. Исторически наиболее часто используемыми материалами в этих областях являются сплавы, соответствующие литейным нержавеющим сталям ASTM A297 «серии H», хотя в последние годы предпочтение отдается многим запатентованным сплавам.
Основными группами жаропрочных сплавов являются аустенитные сплавы с высоким содержанием хрома и никеля, также известные как жаропрочные нержавеющие стали, сплавы на основе никеля, сплавы на основе кобальта и хрома на основе никеля и молибден-титановые сплавы.
В случае высоких требований к прочности при повышенной температуре, циклическом термическом воздействии или агрессивной углеродсодержащей атмосфере (а углерод является врагом в некоторых высокотемпературных применениях, таких как нефтехимические печи), обычно выбирают сплавы на основе никеля.
Однако можно также использовать сплавы на основе кобальта. Основной компромисс обычно экономический. Сравнение высокой первоначальной стоимости со стоимостью жизненного цикла обычного жаропрочного сплава поможет определить наилучшую долгосрочную ценность.
В промышленности часто используются высокотемпературные материалы, требующие жаропрочных материалов. Эти приложения включают электростанции, пиропереработку минералов (например, цемента, извести и железной руды), сжигание отходов, нефтехимическую переработку, сталелитейные и цветные металлургические комбинаты, металлообработку, включая термообработку, и производство/формовку стекла.
Часто первым соображением при выборе сплава для высокотемпературного применения является его прочность при повышенных температурах. Тем не менее, прочность не является единственным ключевым фактором, поскольку многие высокотемпературные применения происходят в суровых коррозионных средах, таких как химические заводы. (По этой причине модуль коррозии в этой серии информационных бюллетеней может быть ценным ресурсом при оценке выбора материалов для работы при повышенных температурах.
)
Относительная прочность сплавов демонстрируется на краткосрочной основе с помощью обычных испытаний на растяжение при повышенных температурах. Для характеристик сплава в долгосрочной перспективе разработчик должен учитывать дополнительные свойства, включая сопротивление разрушению под напряжением, сопротивление ползучести и/или сопротивление термической усталости.
Компромиссы по сравнению с жаропрочными сплавами
При обсуждении применения жаропрочных отливок существует очевидный компромисс между стоимостью жизненного цикла более дорогих запатентованных сплавов и более традиционных сплавов, которые могут встречаться в полевых условиях. Может оказаться полезным классифицировать сплавы по пяти часто используемым категориям. Следующее введение дает некоторую перспективу и общую структуру, которую можно использовать для классификации сплавов, рассматриваемых для применения.
Прочность на разрыв
Как правило, при выборе сплава в первую очередь учитывается прочность на разрыв.
Прочность на разрыв — это минимальное напряжение, которое может привести к отказу оборудования в течение расчетного срока службы. Например, в нефтехимии это 100 000 часов (11,4 года). Эти значения обычно экстраполируются из тестов меньшей продолжительности.
Ползучесть
Ползучесть – это деформация, определяемая в единицу времени, которая возникает под нагрузкой при повышенных температурах. Ползучесть возникает во многих областях применения жаростойких отливок при рабочих температурах. Со временем ползучесть может привести к чрезмерной деформации, что в дальнейшем может привести к разрушению при напряжениях значительно ниже тех, которые вызвали бы разрушение при испытании на растяжение при той же температуре.
Термическая усталость
Компоненты, которые будут подвергаться термоциклированию или термическому удару во время эксплуатации, требуют учета термической усталости. Усталость – это состояние, при котором переменные нагрузки приводят к отказу в более короткие сроки и при меньших напряжениях, чем можно было бы ожидать при постоянной нагрузке.
Термическая усталость – это состояние, при котором напряжения в основном возникают из-за затрудненного расширения или сжатия. Они могут быть вызваны либо внешними ограничениями, либо температурными градиентами внутри компонента. Выбор сплавов для этого вида работ по-прежнему основывается главным образом на опыте и является одной из областей, в которых технический совет по металлургии будет полезен для пользователей.
Тепловое расширение
Другим важным фактором при выборе является тепловое расширение. Например, соседние части должны расширяться и сжиматься с одинаковой скоростью, иначе одна из них может треснуть. Инвар, например, испытывает очень низкое тепловое расширение и поэтому используется в штампах для высокоточного литья. Есть много других примеров подбора материалов друг к другу или к спецификациям приложения. Ваш консультант по металлургии также может помочь в этом.
Сварка
Не во всех приложениях требуется, чтобы компонент был сварным, но особое внимание следует уделить, когда приложение требует сварного узла.
Например, некоторые сплавы никеля и кобальта очень трудно сваривать, поэтому первостепенное значение имеет компромисс между свойствами, которые могут обеспечить эти материалы, и способностью создавать конечный продукт.
Желательные характеристики жаропрочных сплавов
- Низкие затраты на материалы и обработку, совместимые с приемлемым сроком службы при высоких температурах.
- Низкое содержание кислорода, азота и водорода.
- Высокая пластичность, усталостная прочность и ударная вязкость при комнатной температуре.
- Высокая стойкость к окислению в применениях, требующих воздействия воздуха или пара при повышенных температурах.
- Небольшое снижение прочности при повышенной температуре.
- Высокая стойкость к продуктам сгорания или газообразным химическим продуктам при повышенных температурах.
- Высокая устойчивость к тепловому удару при нагреве или охлаждении.
- Высокая усталостная прочность при повышенных температурах.
- Высокая прочность на ползучести при динамической нагрузке при повышенных температурах.
- Высокий модуль упругости при температуре применения и/или низкое тепловое расширение.
- Достаточная свариваемость.
- Умеренно крупный размер зерна для повышения прочности на разрыв при напряжении.
Заключение
Применение при высоких температурах и средах могут различаться. Понимание нагрузок, с которыми будут сталкиваться компоненты, и балансировка этих нагрузок со свойствами материалов различных сплавов обеспечат рентабельную производительность.
Жаропрочная сталь — Fushun Special Steel Co., Ltd.
Такая сталь обычно используется в тех случаях, когда критически важна устойчивость к повышенным температурам. Сталь износостойкая и устойчива к большим перепадам температур. Промышленное применение включает в себя печи, теплообменники и мусоросжигательные заводы, где температура может достигать более 1100°C.
Характеристики включают коррозионную стойкость, сопротивление ползучести, стойкость к окислению и водородную хрупкость – все при чрезвычайно высоких температурах.
Наши стали изготавливаются из сплавов на основе никеля и титана для обеспечения выдающихся характеристик при высоких температурах.
Жаропрочная сталь относится к стали, которая способна сопротивляться образованию окалины при температуре выше 500°C. Жаропрочные марки стали не подвержены механическим воздействиям благодаря своему оксидному слою, который создается на протяжении всего процесса проявки, когда сталь подвергается воздействию щадящих и сильных окислительных условий при повышенных температурах.
Эта сталь обладает адгезией, а ее интенсивные оксидные слои обеспечивают термостойкость материала. Он способен выдерживать процессы при постоянном или неравномерном воздействии рабочих температур, которые приводят к температуре металла выше 650°C. Жаростойкость стали зависит от содержания в ней хрома, кремния и алюминия.
О хромомолибденовой стали
Хромомолибденовая сталь — одна из наших самых популярных жаропрочных сталей, широко используемая в нефтяной, газовой и нефтехимической промышленности.
Сочетание хрома (придающего стали превосходную коррозионную стойкость) и молибдена (придающего большую прочность на растяжение и термостойкость) делает эту сталь идеальным выбором для работы в условиях высоких температур.
Ассортимент сталей, предлагаемых Masteel, включает плиты, листы, прутки, трубы и фитинги. Стандартные и нестандартные размеры доступны со склада, изделия, которых нет на текущем складе, могут быть изготовлены прокатанными по размеру (используя выделенную программу прокатки).
Пластина из хромомолибденовой сталиПластина из хромомолибденовой стали (часто называемая в промышленности хромомолибденовой) используется для самых разных применений, особенно в нефтегазовой промышленности, атомной промышленности и электростанциях, работающих на ископаемом топливе. .
Молибден обеспечивает повышенную прочность и более высокие рабочие температуры, в то время как хром обеспечивает отличную коррозионную стойкость и устойчивость к окислению.
Обладая такой прочностью на растяжение при высоких температурах и антикоррозионными свойствами, наш хромомолибден также очень эффективен в применениях с соленой водой. Masteel предлагает широкий ассортимент листовой хромомолибденовой стали со следующими преимуществами:
- основной пакет акций
- глобальная доставка
- разнообразие ширины пластин
- широкий диапазон толщин
- быстрый оборот
- Услуги по точной резке и профилированию на дому
- высококачественная сталь от крупнейших европейских сталелитейных заводов
Для получения дополнительной информации о наших сортах листовой хромомолибденовой стали, пожалуйста, обратитесь к спецификациям ниже:
Спецификации и сорта:- ASTM A387
- АСМЭ СА387
- ЕН 10028
- БС 1501
Жаропрочные стали можно классифицировать на основе их микроструктуры следующим образом:
| Классификация жаропрочных сталей | Наиболее важные марки стали | Свойства | Области применения |
| Ферритная, ферритно-мартенситная, мартенситная жаропрочная сталь | № 1,4724 Вт. |