Жаропрочные стали: марки, виды и состав жаростойких сталей и сплавов

Жаропрочная сталь: классы, характеристики, методы производства

Жаропрочная сталь используется в режиме повышенных температур в течение долгого времени в сложно напряженном состоянии. Необходимо проводить различение между жаропрочными и жаростойкими сталями. Последние выделяются большой антикоррозионностью при температурных условиях, превышающих 550 гр. Цельсия в среде, содержащей агрессивные газы. Иными словами, жаростойкость – это качество, которое связано с устойчивостью к окислению. Жаропрочность – качество, которое позволяет выдерживать деформационные воздействия, когда материалы находятся в условиях повышенной температуры и нагрузок напряжения.

Содержание

• 1 Характеристики жаропрочных материалов
  • 1.1 Технологический параметр ползучести
• 2 Варианты производства жаропрочных материалов
• 3 Классификация материалов жаропрочных и жаростойких
• 4 Разновидности жаропрочных и жаростойких материалов по структурным критериям
  • 4. 1 Аустенитный класс
    • 4.1.1 Структура аустенитов
  • 4.2 Аустенитно-ферритный класс
  • 4.3 Перлитный класс
  • 4.4 Мартенситный класс
  • 4.5 Ферритный класс
  • 4.6 Мартенситно-ферритный класс
  • 4.7 Сплавы, имеющие никелевую основу, и железо никелевые
• 5 Тугоплавкие металлы
• 6 Применение

Характеристики жаропрочных материалов

Главный параметр жаропрочных металлов – возможность противостоять механическим напряжениям и нагружению при нагревании до высоких значений, не разрушаясь и не деформируясь.

Способы нагружения, которые испытывают металлы:

• Нагрузки растягивания в статическом состоянии.
• Нагрузки посредством изгибания и скручивания.
• Температурные, предполагающие различные режимы нагрева.
• Переменные нагрузки динамического характера.
• Нагружения, оказываемые посредством направления потоков газов на металл.

Жаростойкие металлические материалы отличаются еще и повышенной антикоррозионностью и стойкостью к факторам окисления в условиях повышенных термических воздействий.

Технологический параметр ползучести

Наиболее значимая характеристика в технологических процедурах, где присутствуют жаропрочные стали, — это ползучесть. Эта характеристика свойственна любым твердым телам: кристаллическим и аморфным.
Для металлических материалов она выражается в медленных и постепенных пластических деформационных процессах, происходящих под влиянием неизменяемой нагрузки. Чем меньше скорость деформирования и ниже скорость ползучести, тем более высоко можно оценить жаропрочность металла, если напряжение и температурный режим остаются постоянными и заданными.

Характеристики ползучести могут различаться по критерию временной длительности.
Соответственно этому ползучесть бывает

• Длительной. Характеристики этого вида ползучести определяются нагрузками на жаропрочную сталь для печи, которые продолжаются долгое время. Наибольшее напряжение за период времени, которое разрушает разогретый материал, определяет предел ползучести.
• Кратковременной. Испытания для ее определения проводят в печи, которую нагревают до определенного уровня, и оказывают на металл растягивающую нагрузку в течение короткого времени.

Ползучесть описывается определенным графиком кривой, на котором прослеживаются различные стадии. Высокое сопротивление ползучести — один из факторов жаропрочности.
Предел ползучести – это уровень напряжения, при котором за время, специально заданное, достигается определенная деформация.
Эти расчеты принимаются во внимание в различных видах машиностроения: в авиационном моторостроении за такое время принимается величина 100-200 часов.
Жаропрочностью отличаются сплавы, содержащие Cr и Ni (хромоникелевые), а также содержащие Cr, Ni, Mn (хромоникелевомарганцевые). Эта характеристика проявляется следующим образом: при нагревании они не демонстрируют качество ползучести.

Варианты производства жаропрочных материалов

Изготавливается жаропрочная сталь, проходя предварительную термическую обработку. Применяются процедуры легирования такими элементами, как Cr, добавления Mo, Ni, Ti и иных легирующих компонентов.

Хром – Cr -увеличивает жаростойкость, повышает коррозионную стойкость.

Никель – Ni – повышает свариваемость.

Молибден – Mo – увеличивает термические показатели рекристаллизации.

Титан – Ti – повышает прочность, она удерживается в течение большого временного периода, и эластичность.

Классификация материалов жаропрочных и жаростойких

Среди всех железосодержащих материалов, ориентированных в эксплуатации на повышенный температурный режим, выделяются 3 основных класса:

Вид материала	Уровень нагруженности	Термические условия
Теплоустойчивые	Состояние в условиях нагрузки	До 600 градусов Цельсия долгое время
Жаропрочные	Состояние нагруженное	Высокие показатели температуры
Жаростойкие (окалиностойкие)	Ненагруженное, слабонагруженное состояние	Температура более 550 гр. Цельсия

Сплавы различаются по технологическим характеристикам, и это предопределяет взаимодействие с различными вариантами производства. По этому критерию они бывают

• Литейными. Идут на изготовление фасонных отливок.
• Деформируемыми. Получаются в виде слитков, затем обрабатываются с помощью ковки, прокатываются, штампуются, используется волочение и другие способы.

Разновидности жаропрочных и жаростойких материалов по структурным критериям

Состояние внутренней структуры металлов определяет тип сталей и сплавов.

Выделяется ряд категорий жаропрочных стальных материалов, исходя из состояний внутренней структуры.

Аустенитный класс

Аустенитный класс формирует внутреннюю структуру благодаря большому процентному содержанию хрома и никеля. Получение стабильного аустенита, гранецентрированной кристаллической решетки железа, предполагает легирование стали никелем. Жаростойкость определяется хромовыми добавками.

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.
Коррозионностойкие жаропрочные стали с относятся к труднообрабатываемым металлам.

Когда температуры повышаются до значений, близких к 1000 градусам С. и длительно поддерживаются, аустенитная нержавеющая сталь сохраняет стойкость к образованию слоя окалины, сохраняя качество жаростойких материалов.

Часто встречаются на производстве сплавы аустенитного типа, принадлежащие к дисперсионно–твердеющему подклассу. Качественные характеристики могут улучшаться путем добавления различных элементов: карбидных, интерметаллических упрочнителей.
Эти элементы обеспечивают деформационно-термическое упрочнение благодаря усилению аустенитной матрицы с помощью дисперсионного твердения.

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 материале, прошедшем термоупрочнение, получаются карбонитридные и интерметаллидные фазы.
  Это позволяет повысить температуру использования под нагрузками напряжения до 700 градусов..

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 сплавов аустенитного ряда гомогенных
Х12Н20Т3Р, 4Х12Н8Г8МФБ, 4Х14Н14В2М	1Х14Н16Б, 1Х14Н18В2Б, Х18Н12Т, Х18Н10Т, Х23Н18, Х25Н20С2, Х25Н16Г7АР
Из металлов этого подкласса 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. 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 стали 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 стальные материалы 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 материалов в сторону повышения этой характеристики, также усиливается сопротивляемость окислительным процессам. 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 улучшает и оптимизирует механические свойства сплавов. Технология закаливания и следующего за ней температурного отпуска выполняет ту же функцию. Получается структурная матрица, в которой присутствует дисперсная феррито карбидная фактура.

К перлитным разновидностям принадлежат марки 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.

Мартенситный класс

Методом, который превращает один вид стального материала в другой, является закаливание, за которым следует отпуск. Итог процесса – перестроение кристаллической решетки и повышение твердости. Однако возрастает хрупкость.

Технология отжига проходит при температурах около 1200 градусов на протяжении нескольких часов. Затем материалу дают остыть, и это занимает также несколько часов. 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 сплавов: 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.

Ферритный класс

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. 0Х17Т зарекомендовал себя в производстве изделий для работы в окислительных средах, таких как трубы и теплообменники 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.

Мартенситно-ферритный класс

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

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

Х6СЮ применяется в производстве компонентов котельных установок и трубопроводов. 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 сплавов: 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 температур до 650 градусов

Тугоплавкие металлы

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

Применение

Стальные материалы жаропрочного класса широко применимы в различных областях экономики.

Это сферы энергетики, нефтехимии, химическом производстве, авиастроении и автомобилестроении, других направлениях машиностроительной отрасли.

Для технических целей все материалы делят на несколько видов:

1. Сплав жаропрочный.
2. Сталь жаропрочная низколегированная.
3. Сталь жаропрочная высоколегированная. Рабочие температуры
4. Сплавы жаропрочные релаксационностойкие с наиболее малой ползучестью и хорошими показателями упругости.

В нормативных документах ГОСТ, указывается примерное целевое назначение жаропрочных материалов в разных видах производственных процессов:

• Роторных конструкций и валов.
• Болтов и гаек.
• 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 температур.
• Детали выхлопных систем.
• Теплообменное оборудование.
• Дисковых компонентов высокотемпературных установок, компрессоров.
• Корпусов камер сгорания и дефлекторов.
• Арматурные конструкции.

Используемая литература и источники:

• Стали и сплавы. Марочник. Справ. изд./ В. Г. Сорокин и др. Науч. С77. В. Г. Сорокин, М. А. Гервасьев — М.: «Интермет Инжиниринг», 2001.
• Gusev A. I., Rempel A. A. Nanocrystalline Materials. — Cambridge: Cambridge International Science Publishing, 2004.
• Скороходов В. Н., Одесский П. Д., Рудченко А. В. «Строительная сталь»

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.

 

 

Области применения жаропрочной стали

Для большинства типов стали желаемые свойства и предел текучести значительно ухудшаются, когда сталь подвергается воздействию высоких температур. Жаропрочные стали устойчивы к температурам свыше 500°С, сохраняя свою прочность и другие свойства. Здесь мы расскажем об основах жаропрочных сталей и их ключевых областях применения.

Как производится жаропрочная сталь?

Жаропрочная сталь упрочняется сплавами, термической обработкой, твердым раствором и осаждением. Хром присутствует во всех типах жаропрочных сталей, обеспечивая стойкость к окислению, жаропрочность и устойчивость к науглероживанию. Хром делает жаростойкую сталь ферритной.

Никель иногда добавляют в жаростойкую сталь для повышения пластичности, термостойкости и стойкости к науглероживанию и азотированию. Никель делает атомную структуру стали аустенитной. Углерод также может быть добавлен в сталь в качестве упрочняющего элемента, растворяющегося в сплаве и повышающего прочность раствора.

Жаропрочная сталь для нефтяной и газовой промышленности

Сталь является критически важным материалом в нефтяной и газовой промышленности, используемым во всех отраслях промышленности от рынка до транспорта и строительства. Требования, предъявляемые к жаропрочной стали в этих отраслях, чрезвычайно высоки, а это означает, что она должна проходить строгие испытания и поступать от известных сталелитейных заводов высокого качества.

Некоторые применения в нефтяной и газовой промышленности могут привести к структурным или термическим напряжениям, росту трещин, усталости и коррозии, которые необходимо часто проверять и поддерживать. Применение в нефтяной и газовой промышленности требует чрезвычайно высоких температур, которые могут сделать стандартную сталь хрупкой.

Почему в печах используется жаропрочная сталь

Промышленные печи используются для плавки при высоких температурах, отпуска, сушки и термической обработки. Для промышленных печей иногда может потребоваться температура до 3000°C, а это означает, что стандартная сталь будет подвергаться неблагоприятному воздействию требуемых высоких температур.

В печах воздействие тепла будет прерывистым, а не продолжительным. Жаропрочная сталь может выдерживать частое воздействие высоких температур как на коротких участках, так и в течение длительного времени.

Хромомолибденовая жаропрочная сталь

Хромомолибденовая сталь — это широко используемая жаропрочная сталь, которая используется в нефтехимической, нефтяной и газовой промышленности. Смесь хрома для коррозионной стойкости и молибдена для повышения прочности на растяжение означает, что она хорошо подходит для условий, требующих чрезвычайно высоких температур.

Chrome Moly также имеет превосходное соотношение прочности и веса, что делает его проще и экономичнее в установке и эксплуатации, чем многие другие термостойкие материалы.

Компания Masteel поставляет хромомолибденовую сталь различной толщины и ширины для различных отраслей промышленности, а также предоставляет услуги по профилированию и резке на месте. Материалы Masteel полностью отслеживаются и поступают из надежных источников. Чтобы узнать больше о преимуществах жаропрочной стали, свяжитесь с нами для получения более подробной информации.

Высокотемпературные сорта|Аустенитные|Ферритные|Нержавеющая сталь Outokumpu

Высокотемпературные нержавеющие стали Outokumpu были специально разработаны для температур до 1150°C. Эта долговечность была достигнута за счет добавления в сталь нескольких важных легирующих элементов, что обеспечивает превосходные характеристики в широком спектре высокотемпературных применений.

Жаропрочные аустенитные марки

Жаропрочные аустенитные стали обычно используются в ряде применений, где температура превышает 550°C.

Типичные области применения высокотемпературных аустенитных марок:

• оборудование и компоненты в черной металлургии, сталелитейной и других металлургических отраслях
• машиностроение
• установки по преобразованию энергии
• цементная промышленность

Важным фактором при высоких температурах является то, что сопротивление ползучести обычно является основным определяющим фактором.

Выбирая правильный материал, вы не только продлеваете срок службы вашего приложения, но также можете определить более тонкий материал для общей экономии средств. Это особенно касается наших жаропрочных аустенитных марок Outokumpu 153 MA™ и Outokumpu 253 MA®.

 

Жаропрочные ферритные марки

Основным легирующим элементом в ферритных марках является хром. Его положительное влияние на устойчивость к образованию накипи усиливают кремний и алюминий.

Ферритная сталь марок 4713 и 4724 лучше всего подходит для температур от 550°C до 850°C. Высоколегированные марки 4736, 4742, 4762 могут применяться при температурах до 1150°C, демонстрируя превосходную стойкость к серным воздействиям и расплавленным металлам.

Из-за своей ферритной структуры ферритные стали демонстрируют меньшую прочность при температурах выше 600°C, но более устойчивы к тепловым ударам, чем жаропрочные аустенитные нержавеющие стали. При более высокой теплопроводности и более низком тепловом расширении, чем соответствующие значения для аустенитных сталей, равные тепловые удары приведут к более низким термическим напряжениям в ферритном материале.

С этой точки зрения ферриты допускают большие допуски при проектировании и эксплуатации. Высокотемпературные ферритные марки в основном используются в высокотемпературных приложениях с сернистой атмосферой и/или при низких растягивающих нагрузках.

Типичные области применения ферритных высокотемпературных марок:

• установки в химической, энергетической и металлообрабатывающей промышленности
• технология печи

Заставьте наш опыт работать на вас.
Проверьте Поиск нержавеющей стали, чтобы просмотреть доступные марки, размеры и отделку поверхности по форме продукта.

 

Свойства продукта

Аустенитные жаропрочные стали в основном оптимизированы для защиты от окисления и высокотемпературной коррозии. Однако они также обладают хорошими механическими свойствами, отчасти благодаря своей аустенитной структуре, а отчасти благодаря используемым нами легирующим элементам.

Жаропрочные ферритные нержавеющие стали имеют в целом те же механические свойства, что и их аустенитные аналоги при комнатной температуре. Однако при воздействии высоких температур (> 600 °C) сопротивление ползучести может упасть всего до четверти значения, которое аустенитная жаропрочная сталь показала бы в той же среде.

 

Свариваемость

Сварка аустенитных жаропрочных марок

Высокотемпературные конструкции часто подвергаются термической усталости из-за колебаний температуры. По этой причине очень важно проектировать сварной шов без надрезов. Кроме того, важно, чтобы сварные швы обладали стойкостью к окислению и сопротивлением ползучести, совместимыми с основным материалом.

Возможна автогенная сварка тонкого материала, если может быть достигнут полный провар. Следует избегать угловых швов без полного провара из-за риска термической усталости. Оптимальная конструкция требует расположения сварных швов в зонах с низким напряжением изготавливаемого оборудования.

 

Аустенитные марки 4948, 4878 и 153 MA™

Свариваемость сталей марок 4948, 4878 и 153 MA™ аналогична стали Cr-Ni из-за ферритного отверждения металла шва. При сварке МАГ проволокой 21 10 Н может потребоваться источник питания с импульсным током для получения хорошей свариваемости.

 

Аустенитные марки 4833, 4828 и 253 MA®

Если необходимо использовать высокотемпературную сталь марки 253 MA® в самом высоком температурном диапазоне, следует использовать процессы TIG, плазмы или MAG. Для сварки MAG может потребоваться современное импульсное оборудование и использование специальных защитных газов, содержащих Ar, He и O2/CO2, для обеспечения хорошей стабильности дуги и улучшения текучести.

 

Аустенитные марки 4845 и 4841

Эти полностью аустенитные стали подвержены горячему растрескиванию, поэтому подводимая теплота не должна превышать 1,0 кДж/мм. По этой причине следует избегать ПАВ. Использование наполнителя и основного флюса/покрытия снизит риск образования горячих трещин. При сварке жаропрочных нержавеющих сталей с углеродистыми можно использовать присадки 23Cr 12Ni. Наполнитель на основе никеля может быть лучшей альтернативой, если существует высокий риск потери прочности в ЗТВ углеродистой стали. Причина в том, что если углерод из конструкционной стали может диффундировать в низкоуглеродистый металл сварного шва, ЗТВ в углеродистой стали потеряет прочность. Ремонтная сварка оголенного и поврежденного высокотемпературного оборудования легко выполняется с помощью MMA. Перед сваркой важно удалить все магнитные области вблизи сварного шва, так как они могут содержать охрупчивающие фазы. Подходящими методами являются механическая обработка или шлифовка.

 

Сварка ферритных высокотемпературных марок

Эта группа ферритных сталей в основном используется при высоких температурах в серосодержащей атмосфере и/или при низкой растягивающей нагрузке. Они имеют ограниченную свариваемость, а ЗТВ будет иметь феррито-мартенситную микроструктуру. Основным легирующим элементом в жаропрочных ферритных нержавеющих сталях является хром. Его положительное влияние на устойчивость к образованию накипи усиливают кремний и алюминий. Два низколегированных сорта лучше всего подходят для температур от 550°C до 850°C. Высоколегированные сплавы используются при температурах до 1150°C и демонстрируют превосходную стойкость к восстановительным серосодержащим средам и расплавленным металлам, например Cu. Легирование алюминием также дает выделения, которые снижают чувствительность к росту зерна во время сварки. По этой причине стали могут быть изготовлены и сварены толщиной более 10 мм.

 

Ферритные марки 4713, 4724, 4742 и 4762

Для этих марок обычно требуются те же меры предосторожности, что и для углеродистых сталей. Для материалов толщиной более 3 мм необходим предварительный подогрев стыка до 200–300 °С, межпроходные температуры должны быть в том же диапазоне. Из-за роста зерна в ЗТВ необходимо свести к минимуму погонную энергию. Предпочтение отдается сварке в среде защитного газа. В качестве защитного газа следует использовать чистый аргон. Подходящий присадочный материал отрицательно влияет на пластичность, поэтому аустенитные сварочные материалы, напр. Обычно используются 18 8 Mn, 23 12 или 25 20.