Жаростойкость и жаропрочность — это важные характеристики сталей

Жаропрочная сталь для печи, – в каких случаях ее применение необходимо, а в каких можно обойтись простой конструкционной сталью. При выборе материала для каменки или металлической печи обогрева дома важно подобрать оптимальный вариант, который позволит работать обогревателю долгое время без лишних затрат на покупку материалов.

Свернуть Содержание:

Сплавы на основе никеля и смеси никеля с железом

К этой группе относят:

  • из никеля при его содержании 55%;
  • в сплаве содержится 65% железа.

Для внесения легирующих веществ в основном применяется хром, его содержание 14-23%. Соединения обеспечивающие высокие эксплуатационные качества при нагреве–  сплавы, в которых основу составляет никель.

Конструкция, разогреваясь, покрывается защитой в виде пленки, которая препятствует их разрушению и деформации. Эти сплавы используются в производстве прокладки газопроводов, компрессорных установках и турбинах.image

Какую сталь лучше выбрать?

Для разных вариантов использования и установки печи при производстве потребуется применять разные виды стали, в том числе и жаропрочной. Разберем основные места возможной установки печи и оптимальный выбор стали для ее производства.

Для банной печи

  • для производства топочного отделения потребуется подготовить заготовки из стали, марок AISI 430 или 08Х17Т. Но такую сталь трудно достать и затратно использовать при самостоятельном изготовлении печи. В этом случае можно использовать конструкционную сталь, но более высокой марки. Лучший вариант – Ст-10;
  • на тепловой экран для предотвращения прямого прохождения тепла в дымоход можно использовать простую конструкционную сталь или 08ПС, 08Ю;
  • для производства корпуса можно подготовить обычную Ст-3;
  • для дверки топочного отделения важно приготовить хороший материал из жаропрочной стали или из чугуна. В специализированных магазинах или на барахолке, можно найти отличные б/у дверки, за небольшие деньги;

Важно! Подбирая материал для самостоятельного изготовления или покупая готовую каменку, обратите внимание на толщину заготовок. Если используется жаропрочный сплав – толщина стенок подойдет 4 мм. При использовании обычной конструкционной стали, детали должны выполняться из металла, толщиной 6-8 мм.

Для дома

На конструкцию оказывается длительные тепловые нагрузки, поэтому важно, чтобы детали были сделаны из хорошего материала. Можно использовать для домашней буржуйки сталь для банной печи, но лучше подготовить заготовки из сплавов, содержание хрома в которых от 12%.

Из такого листа производятся известные печи профессора Бутакова от компании «Теплодар» и компанией «Термофор». Они будут служить намного дольше, чем самодельные, сделанные из подручных материалов. Не следует забывать и толщине стенок таких печей. Сделанные из легированной стали с высоким уровнем сопротивления от деформаций при долгом нагреве печи могут выполняться из листовой стали, толщиной 4-5 мм.

Если печка устанавливается в небольшой дачный домик и планируется использовать ее только осенью или ранней весной во время редких визитах на участок, для этого можно сделать самодельную печку из трубы или газовых баллонов с системой конвекции. Такая конструкция дешевая и сможет обогревать дом долгое время.

Для гаража

Для гаража использовать дорогостоящую жаропрочную или жаростойкую сталь – это непозволительная роскошь. Такая печка используется короткое время и не очень часто. Поэтому сделав печку из колесных дисков или листового металла, толщиной 3-4 мм, вы легко решите вопрос обогрева гаражного помещения.

Вывод

Использование дорогостоящей жаропрочной стали должно быть оправдано. Не стоит использовать материалы, предназначенные для изготовления деталей промышленных конструкций в изготовлении небольшой банной печи.

Но если буржуйка используется для отопления загородного дома с большой площадью – в этом случае важно подобрать материал для печи с учетом жаропрочности и сопротивлению от воздействия агрессивной среды и высокой температуры.

Что еще почитать

  • image Как выбрать жаропрочное стекло для печи?
  • Огнеупорные материалы для стен вокруг печей
  • Назначение и виды уплотнительных шнуров для печей

Большое число деталей турбин, котлов, теплообменники, паропроводы и другие работают при повышенных и высоких температурах, испытывая одновременно большие напряжения. В зависимости от условий эксплуатации различают жаростойкие и жаропрочные материалы.

Жаростойкость — способность материалов сопротивляться газовой коррозии (не окисляться) при высокой температуре в течение длительного времени.

Жаростойкие стали в процессе работы, как правило, не испытывают больших рабочих нагрузок, и от них требуется только высокая окалиностойкость при повышенных температурах.

В окислительных средах при высоких температурах образуются продукты газовой коррозии — оксиды FeO (вюстит), Fe3O4 (магнетит), Fe2O3 (гематит). При плотной оксидной пленке скорость нарастания окалины определяется скоростью диффузии атомов сквозь толщину окалины, что в свою очередь зависит от температуры и строения оксидной пленки.

Для повышения окалиностойкости сталь легируют элементами, которые благоприятным образом изменяют состав и строение окалины. При введении в сталь соответствующего количества хрома, алюминия, кремния, обладающих большим сродством и кислороду, чем железо, в процессе окисления на поверхности образуются плотные оксиды Сr2O3, Al2O3 или SiO2, диффузия кислорода сквозь которые происходит с трудом. Например, для обеспечения окалиностойкости при рабочей температуре 1100 С содержание хрома должно быть 25%.

Жаропрочность — способность материалов сопротивляться пластической деформации и разрушению при высоких температурах.

Ползучесть есть свойство металла, нагруженного при высокой температуре, медленно и непрерывно пластически деформироваться под воздействием постоянной нагрузки.

Деталь, проработавшая определенное время в условиях ползучести, разрушается при пластической деформации во много раз меньшей, чем при разрушении от кратковременной перегрузки при той же температуре. Повышение рабочих температур на тепловых электростанциях привело к тому, что многие детали работают в области температур, при которых проявляется ползучесть.

Для испытания на ползучесть образец устанавливается в захваты машины и помещают в печь, где поддерживается постоянная температура. К образцу прикладывается постоянная нагрузка. В течение всего времени испытания замеряется деформация образца вплоть до его полного разрушения. По результатам испытаний строится кривая ползучести в координатах «суммарная деформация – время», на которой отмечаются участки соответствующие трем стадиям процесса ползучести (рисунок 50).

Рисунок 50 — Кривые ползучести при постоянной температуре и различных напряжениях

При приложении нагрузки происходит мгновенная деформация, не относящаяся еще к деформации ползучести (точка Д).

Первая стадия (I) охватывает деформацию с убывающей скоростью — стадия неустановившейся ползучести.

Во второй стадии процесса (II) пластическая деформация нарастает с постоянной скоростью — стадия установившейся ползучести (участок АВ).

Третья стадия процесса (III) охватывает деформацию с нарастающей скоростью (участок ВС) — стадия разрушения.

Длительность каждой стадии зависит для данного сплава от температуры и напряжения.

Иногда ползучесть может протекать в течение весьма длительного времени и практически не достигать третьей стадии (рисунок 50, кривая 2). Если напряжения или температура очень высоки, то вторая стадия процесса ползучести может отсутствовать (кривая 3). Условный предел ползучести — это напряжение, которое вызывает при определенной температуре заданную скорость ползучести на второй стадии процесса.

За предел ползучести элементов котельных установок принимают обычно напряжение, которое вызывает остаточную деформацию в 1% за 100 тыс. ч эксплуатации. Для котельных материалов это напряжение равно напряжению, вызывающему скорость ползучести 10-5 %/ч. Предел ползучести обозначается sigmaTd/t, где T — температура испытания 0С; d — деформация, %; t — время испытания, ч. Например, сталь 15Х5М имеет пределы ползучести sigma4801/100000= 69 МПа, sigma5401/100000= 39 МПа.

Явление ползучести проявляется в случаях: при температурах выше температуры, при которой наблюдаются процессы разупрочнения наклепанного металла (температура рекристаллизации); при напряжениях выше предела упругости.

Из этого следует, что скорость ползучести будет тем больше, чем быстрее разупрочняется металл под действием рекристаллизационных процессов и чем ниже прочность при кратковременных испытаниях. Поскольку скорость ползучести зависит от состава и строения металла, то стремятся улучшить ее соответствующим легированием и термической обработкой. Чем выше температура плавления металла, тем выше и температура его рекристаллизации. Поэтому для изготовления жаропрочных деталей применяют металлы с высокой температурой плавления. Как правило, максимальная рабочая температура не может превышать значений, равных (0,7…0,8) Тпл.

Влияние легирующих элементов на жаропрочность. Высокая жаропрочность стали достигается путем легирования ее хромом, никелем, молибденом, вольфрамом, ниобием, ванадием, кобальтом, титаном, алюминием. По мере увеличения в сплаве числа легирующих элементов и повышения их концентрации жаропрочность многокомпонентных металлических сплавов увеличивается. Жаропрочность в сильной степени зависит и от типа кристаллической структуры. Ферритные стали, обладающие ОЦК решеткой, менее жаропрочны, чем аустенитные, кристаллическая решетка которых ГЦК.

Никель как аустенитообразующий элемент является одним из главных легирующих элементов жаропрочных сплавов.

В жаропрочных сталях особую роль играют углерод, бор и другие элементы, образующие фазы внедрения.

Углерод, связывая молибден и вольфрам в карбиды, уменьшает количество этих элементов в твердом растворе и тем самым отрицательно влияет на жаропрочность. Поэтому легирование такими элементами, как титан, ниобий, тантал, связывающие углерод, приводит к увеличению жаропрочности. Обычно в жаропрочных сталях аустенитного класса углерода содержится около 0,1 %. Жаростойкость снижается при введении в сталь легкоплавких и нерастворимых в железе металлов (свинец, висмут, и др.), а также образующих с железом легкоплавкие эвтектики (сера, селен).

Стали перлитного класса содержат до 0,16 % С и молибдена до 0,7 %, который увеличивает температуру рекристаллизации феррита и тем самым повышает жаропрочность. Аналогично, но слабее, действует хром. Присадка ванадия измельчает зерно, а также повышает жаропрочность. Обычный режим термической обработки — закалка в масле или нормализация при температурах 950…1030 С и отпуск при 720…750 С (Ас1 = 760 С). Предельная рабочая температура 550…580 С. Структура сталей после охлаждения на воздухе перлит и карбиды М3С. Область применения сталей приведена в таблице 13.

Таблица 13 — Назначение сталей перлитного класса

Назначение
16ГНМА Барабаны паровых котлов высоких параметров пара, корпусное оборудование, работающее под давлением 450
12ХМ 530…540
15ХМ Паропровод и пароперегреватели, сосуды, работающие под давлением 550
12Х1МФ Коллекторы котлов, паропроводы и корпусное оборудование высокого и сверхвысокого давления, корпуса котлов 570-585
15Х1М1Ф Коллекторы котлов и паропроводы высокого и сверхвысокого давления 575
585
12Х2М 545

Стали мартенситного и мартенситно-ферритного классов содержат 8…13 % Сr и легируются вольфрамом, молибденом, ванадием, ниобием, бором. Эти стали, помимо более высокого значения длительной прочности, обладают высокой жаропрочностью. Структура этих сталей состоит из мартенсита, феррита и карбидов типа М23С6, М6С, М2С, МС и фазы Лавеса — Fe2W, Fe2Мо.

Высокая жаропрочность достигается за счет упрочнения твердого раствора, образования карбидов и интерметаллидных фаз. Предельная рабочая температура 580…600 С. Стали применяют после закалки на воздухе или в масле от 1050…1100 С и отпуска при 650…750 С. Высокие температуры закалки необходимы для растворения карбидов М23С6 и М6С в аустените. Область применения сталей приведена в таблице 14.

Таблица 14 — Назначения сталей мартенситного класса

Марка стали Назначение
15Х5 40Х9С2

20Х13, 12Х13

15Х11МФ

580 580

500

500

600

— 850

750

750

750

По способу упрочнения стали подразделяются на три группы:

  1. твердые растворы, не упрочняемые старением;
  2. твердые растворы с карбидным упрочнением (первичные TiC, VC, ZrC, NbC и другие, вторичные М23С, M6C, M7C3);
  3. твердые растворы с интерметаллидным упрочнением (Ni3Ti, Ni3Al, Ni3Nb). Стали с интерметаллидным упрочнением более жаропрочны, чем с карбидным упрочнением.

Применение некоторых аустенитных сталей приведено в таблице 15.

Таблица 15 — Назначение некоторых жаропрочных сталей

Марка стали Назначение
10Х11Н20Т3Р

10Х11Н23Т3МР

09Х14Н19В2БР1

40Х15Н7Г7Ф2МС

08Х16Н13М2Б

08Х15Н24В4ТР

12Х18Н9

700

700

700

650

600

700

800

600

850

850

850

800

850

900

850

850

Жаропрочные сплавы > Дальше >

Развитие новых промышленных технологий, ракетной техники, сложного турбинного оборудования в середине пятидесятых годов прошлого века, повлекло за собой модернизацию металлургической отрасли в целом. В отдельное направление выделились работы по созданию жаропрочных сплавов. С течением времени они нашли применение в атомном машиностроении, энергетике, химической промышленности и заняли место в цепочке высокотехнологических производств.

Жаропрочные и жаростойкие материалы

Жаропрочные и жаростойкие сплавы — это большая группа легированных материалов с присадками молибдена, титана, хрома и ряда других элементов. Все эти сплавы изготавливаются на железной, никелевой и кобальтовой основах. Их главной особенностью является сохранение повышенной прочности при высоких температурах.

Основные типы

Наиболее распространены 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%

Вторая, весьма востребованная группа — сплавы 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.

К третьей группе относятся термостойкие сплавы на кобальтовой основе. Легирующими элементами для них служат углерод, вольфрам, ниобий, молибден.

В металлургии существует целый ряд материалов, который используется при легировании сталей:

  • хром,
  • никель,
  • молибден,
  • ванадий,
  • ниобий,
  • титан,
  • марганец,
  • Вольфрам.
  • кремний,
  • тантал,
  • алюминий,
  • медь,
  • бор,
  • кобальт,
  • цирконий.

Широко используются редкоземельные элементы.

Химический состав

Определение химического состава жаростойких материалов — сложный процесс. 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.

Структура и свойства

Жаропрочность определяется не только химическим составом металлов, но и формой, в которой примеси находятся в сплаве. Например, сера в виде сульфидов никеля снижает температуру плавления. А та же сера, соединённая с цирконием, церием, магнием образует тугоплавкие структуры. Большое влияние на жаропрочность оказывает чистота никеля или хрома. Однако следует учитывать, что свойства сплавов варьируются в зависимости от применяемой технологии.

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

Классификация сплавов

Первый параметр классификации сплавов — это жаропрочность, то есть способность материала выдерживать механические деформации при высоких температурах, без деформации.

Во-вторых, это жаростойкость (окалиностойкость). Способность материала противостоять газовой коррозии при высоких температурах. При описании процессов до шестисот градусов Цельсия используется термин «теплоустойчивость».

Одной из основных характеристик является предел ползучести. Это напряжение, при котором деформация материала за определённый период достигает заданной величины. Время деформации является сроком службы детали или конструкции.

Для каждого материала установлена максимальная величина пластической деформации. К примеру, у лопаток паровых турбин эти деформации должны быть не больше 1% за 10 лет. Лопатки газовых турбин — не больше 1−2% за 500 часов. Трубы паровых котлов, работающих под давлением не должны деформироваться больше чем на 1% за 100 000 часов работы.

По способу получения материала жаропрочные марки классифицируют следующим образом.

  1. Хромистые стали мартенситного класса: Х5, Х5М, Х5ВФ, 1Х8ВФ, 4Х8С2,1Х12Н2ВМФ.
  2. Хромистые стали мартенситно-ферритного класса: Х6СЮ, 1Х11МФ, 1Х12ВНМФ, 15Х12ВМФ, 18Х11МФБ, 1Х12В2МФ.
  3. Хромистые стали ферритного класса:1х12СЮ, 0Х13, Х14, Х17, Х18СЮ, Х25Е, Х28.
  4. Стали аустенито-мартенситного и аустенито-ферритного класса: 2Х13Н4Г9, Х15Н9Ю, Х17Н7Ю, 2Х17Н2, 0Х20Н14С2, Х20Н14С2.
  5. Стали аустенитного класса: 0Х18Н10, 0Х18Н11, 1Х18Н9, 0Х18Н12Т, 1Х18Н12Т.

Маркировка сталей разнится по ГОСТам и техническим условиям. В вышеприведённом списке применяется классификация ГОСТ 5632–61 , в которой легко проследить наличие легирующего элемента по буквам. Х — хром, В — ванадий, М — молибден. Например, шифр 09Г2С означает, что в сплаве присутствует 0,09% углерода, 2% марганца и кремний, которого меньше 1%. Цифра впереди показывает содержание углерода (без цифры — до одного процента). Цифра после буквы показывает содержание определённого легирующего элемента в процентах. При содержании какого-либо элемента менее одного процента цифры не ставятся.

Ещё одним нормативным документом служит ГОСТ 5632–61 , с применением специальных обозначений. Для того чтобы быстро соотносить разные ГОСТы и Технические Условия можно воспользоваться соответствующим справочником или сортаментом отдельных выпусков.

По ГОСТ 5632–61 сплавы классифицируются следющим образом:

  1. Стали аустенитного класса с высоким содержание хрома: ЭИ813 (1Х25Н25ТР), ЭИ835, ЭИ417.
  2. Стали с карбидным уплотнением: ЭИ69, ЭИ481, ЭИ590, ЭИ388, ЭИ572.
  3. Стали сложнолегированные повышенной жаропрочности аустенитного класса: ЭИ694Р, ЭИ695, ЭП17, ЭИ726, ЭИ680, ЭП184.
  4. Стали с интерметаллидным упрочнением аустенитного класса: ЭИ696, ЭП33, ЭИ786, ЭИ 612, ЭИ787, ЭП192, ЭП105, ЭП284.

За рубежом применяется своя классификация материалов. Например, AISI 309, AISI 310S.

Технология и применение

По структуре и способу получения специальные стали подразделяются на следующие: аустенитные, мартенситные, перлитные, мартенсито-ферритные. Мартенситные и аустенитные стали применяются, если температура достигает 450−700о С и по объёму плавки занимают первое место.

С повышением температуры до 700−1000о С используются никелевые сплавы, при ещё более высоких температурах необходимо включать в технологический процесс кобальтовые сплавы, графит, тугоплавкие металлы и термическую керамику.

Аустенитные — самые жаропрочные стали, которые используются, если температура среды достигает 600о С. Основа легирования — хром и никель. Присадки Ti, Nb, Cr, Mo, W, Al.

Стали мартенситного класса предназначены для производства изделий, работающих при температуре в диапазоне 450−600о С. Повышенная жаропрочность у мартенситных сталей достигается уменьшением (до 0.10−0.15%) содержания углерода и легированием хромом 10−12%, молибденом, ниобием, вольфрамом, либо средним (0,4%) содержанием углерода и легированием кремнием (до 2−3%) и хромом (в пределах 5−10%).

Применение специальных сталей и сплавов узконаправленное и наиболее эффективно в сложных областях производства. К примеру, жаропрочные стали марки 30Х12Н7С2 и 30Х13Н7С2С нашли широкое применение в современном двигателестроении. Марки 15ХМ и 12Х12ВНМФ — в производстве котлов и сосудов под давлением. Марка стали ХН70ВМТЮ идёт на производство лопаток газовых турбин, а 08Х17Т используется при изготовлении топочных элементов печей. К жаропрочным также относится нержавеющая сталь.

Марки нержавеющей стали

Прежде всего это ЭИ417 или 20Х23Н18 по ГОСТ 5632–61 . Аналог западноевропейских и американских производителей — известная AISI 310. Аустенитная сталь, изделия из которой востребованы для работы в среде с температурой, достигающей 1000 °C.

20Х25Н20С2, она же ЭИ283 — аустенитный сплав, устойчивый к температурам в 1200о С и выше.

Низкоуглеродистые сплавы с содержанием хрома от 4 до 20% используется для производства листовой нержавеющей стали. Жаропрочная нержавейка по сортаменту выпускается холоднокатаной и горячекатаной, толстолистовой и тонколистовой.

Достоинства и недостатки

Свойства жаропрочных сталей делают незаменимым этот материал в таких сферах, как ракетостроение и космическая отрасль, сложное двигателестроение, авиапромышленность, производство ключевых элементов газовых турбин и многих других. Их доля в прокате высокотехнологичной стали достигает 50%. Некоторые сплавы способны работать при температуре свыше 7000° С.

Этот сложный в производстве материал, изготовление которого невозможно без специального оборудования и квалифицированного персонала, имеет высокую себестоимость. Использование подобных сталей не может быть универсальным, поэтому для его эффективного применения необходимо наличие развитой научно-технической базы.

ТолкованиеПеревод

жаростойкие сплавы

жаросто́йкие спла́вы, окалиностойкие, — металлические материалы, стойкие против интенсивного окисления в воздухе или в смеси воздуха с газообразными продуктами сгорания топлива при температуре 800—1100°С. Жаростойкость материала обеспечивается за счёт образования на его поверхности при высоких температурах тонкого слоя оксида, изолирующего сплав от непосредственного контакта с кислородом и препятствующего интенсивному окислению. Способность оксидной плёнки защищать сплав от активного взаимодействия с кислородом определяется главным образом механической плотностью плёнки, прочностью её сцепления с основным материалом, а при высоких температурах и сопротивлением оксида диффузионному проникновению ионов металла и кислорода. Жаростойкость материалов характеризуется изменением массы на единицу поверхности за время пребывания при данной температуре.

Основой Ж. с., применяемых в авиастроении, являются никель и сплавы никель — железо и кобальт — никель (см. Жаропрочные сплавы). Однако высокотемпературные оксиды этих металлов (особенно оксиды железа и кобальта) не обеспечивают достаточно эффективной защиты от диффузионного проникновения реагирующих компонентов. Для получения на поверхности указанных материалов оксидной плёнки с высокой защитной способностью они должны содержать хром. Этот металл, обладая более высокой теплотой окисления, чем другие компоненты сплава, образует при высокой температуре на поверхности сплавов плёнку тугоплавкого оксида хрома Cr2O3, защитная способность которого выше, чем у оксидов никеля, железа и кобальта.

Другим элементом, способным создавать эффективные защитные оксидные плёнки, особенно на никелевых и никель-железных сплавах, является алюминий. При содержании хрома в сплаве 10—16% достаточно 3—4% алюминия для образования при высокотемпературном окислении плёнки оксида алюминия Al2O3, которая может обеспечить более надёжную защиту, чем Cr2O3. На окалиностойкость Ж. с. положительно влияют малые добавки некоторых активных элементов (кальций, иттрий, церий, лантан и т. п.).

Помимо химического воздействия газовой среды Ж. с. могут испытывать действие механических нагрузок при рабочих температурах, в связи с чем в жаростойкую композицию вводят некоторое количество тугоплавких металлов (например, молибдена, вольфрама), что повышает жаропрочность за счёт замедления самодиффузии в твёрдом растворе, не выводя сплав из однофазного состояния. Ещё более эффективно упрочнение за счёт старения. С этой целью в сплав вводят алюминий, титан, ниобий, образующие термостабильные химические соединения с переменной растворимостью в основе сплава, что позволяет с помощью термической обработки (закалки и старения) резко повысить кратковременную и длительную прочность Ж. с. Стареющие сплавы, как правило, обладают пониженными технологическими свойствами (свариваемость, пластичность), что ограничивает возможность упрочнения Ж. с. старением.

М. Я. Львовский.

Смотреть что такое «жаростойкие сплавы» в других словарях:

  • Жаростойкие сплавы — окалиностойкие, металлические материалы, стойкие против интенсивного окисления в воздухе или в смеси воздуха с газообразными продуктами сгорания топлива при температуре 800 1100°С. Жаростойкость материала обеспечивается за счёт образования на его …   Энциклопедия техники

  • ЖАРОСТОЙКИЕ СПЛАВЫ — сплавы на никелевой, железной или железоникелевой основе, содержащие хром, кремний, алюминий, которые образуют (вместе с металлом основы) на поверхности сплава защитные оксидные пленки. Обладают повышенным сопротивлением химическому… …   Большой Энциклопедический словарь

  • жаростойкие сплавы — сплавы на никелевой, железной или железоникелевой основе, содержащие хром, кремний, алюминий, которые образуют (вместе с металлом основы) на поверхности сплава защитные оксидные плёнки. Обладают повышенным сопротивлением химическому… …   Энциклопедический словарь

  • жаростойкие сплавы — [heat resistant alloys] металлические сплавы, обладающие высокой коррозионной стойкостью при повышенных температурах в газовых средах и некоторых расплавах. Жаростойкость сплавов на основе Fe и Ni повышается при легировании их Cr, Al, Si. Но эти… …   Энциклопедический словарь по металлургии

  • жаростойкие сплавы — жаростойкие сплавы, окалиностойкие, — металлические материалы, стойкие против интенсивного окисления в воздухе или в смеси воздуха с газообразными продуктами сгорания топлива при температуре 800—1100°С. Жаростойкость материала… …   Энциклопедия «Авиация»

  • Жаростойкие сплавы —         окалиностойкие сплавы, металлические сплавы, стойкие против интенсивной коррозии на воздухе или в др. газовых средах при высоких температурах. Ж. с. применяются как конструкционный материал для слабо нагруженных деталей нагревательных… …   Большая советская энциклопедия

  • ЖАРОСТОЙКИЕ СПЛАВЫ — жароупорные, окал и нестойкие, металлнч. материалы, обладающие повыш. сопротивлением хим. взаимодействию с газами при высоких темп pax. Большинство Ж. с. имеют никелевую, железную или железо никелевую основу и содержат хром (до 30% ), кремний,… …   Большой энциклопедический политехнический словарь

  • ЖАРОСТОЙКИЕ СПЛАВЫ — жароупорные, окалиностойкие металлические материалы, обладающие повышенным сопротивлением химическому взаимодействию с газами при высоких температурах. Большинство жаростойкий сплавов имеют Ni, Fe, или FeNi основу и содержат Cr (до 30%), Si, Al,… …   Металлургический словарь

  • сплавы щелочных металлов — [alkali metal alloys] сплавы на основе Na, К, Li, Cs или содержащие их в значительном количестве; применяются в современной технике как материалы с особыми химическими или физическими свойствами. Например, сплавы, содержащие Li, используют в… …   Энциклопедический словарь по металлургии

  • сплавы щелочноземельных металлов — [alkali earth metal alloys] сплавы на основе Са, Sr, Ba или содержащие их в значительном количестве; применяются в основном как материалы с высокой химической активностью, например, сплавы АL с 50 60 % Ва используют в качестве геттеров в… …   Энциклопедический словарь по металлургии

Жаростойкая сталь
Фазы железоуглеродистых сплавов
Структуры железоуглеродистых сплавов

Читать также:  Кровля металлопрофилем своими руками

Пруток нержавеющий жаропрочный Диаметр 3-500 мм, г/к и калиброванный, матовый, цена от 106 руб./кг
Лист нержавеющий жаропрочный Толщина 0,5-130 мм, х/к и г/к, матовый, перфорированный, цена от 169,93 руб./кг
Труба нержавеющая жаропрочная Диаметр 16-159 мм, толщина стенки 1,5-12, матовая, цена от 620 руб./кг

Типоразмеры и стоимость товара постоянно обновляются, поэтому обращайтесь к нашим менеджерам, чтобы быстро и правильно оформить свой заказ.

Определение и типы жаропрочки

image

Жаропрочная нержавеющая сталь – это сплав, который благодаря своим физико-химическим свойствам устойчив к действию агрессивных химических веществ и механическому износу при температурах свыше 500 °С. Такие высокие эксплуатационные свойства достигаются благодаря включению в состав материала большого количества легирующих элементов. Хром, никель, титан способствуют упрочнению кристаллической решетки металла и препятствуют активному распространению процессов окисления. Жаропрочка не подвергается пластической деформации при высоких температурах, не образует ржавчину и окалину.

Разделение жаропрочной нержавейки на типы обусловлено различным содержанием легирующих элементов, отличием в способах легирования, конечным назначением стали. Выделяют 4 группы нержавеющих жаропрочных сплавов:

  • аустенитные с содержанием хрома до 26%, никеля до 25%, молибдена до 6%;
  • ферритные, в составе которых присутствуют не более 0,2% углерода и до 27% хрома;
  • ферритно-аустенитные (смешанные, или дуплексные) стали с включением 18-28% хрома и до 8% никеля;
  • мартенситные содержат хрома 10-13% и углерода не более 1%.

Марки жаропрочной нержавейки

К основным маркам жаропрочных нержавеющих сталей, выпускаемых отечественной и зарубежной металлургической промышленностью, относятся:

  • 20Х20Н14С2, известная также под наименованием ЭИ211 (импортный аналог AISI 309) – вид высоколегированного хромоникелевого сплава, содержащего хром и никель до 22% и 15% соответственно;
  • 20Х23Н18 либо ЭИ417 (аналог западноевропейских и американских производителей AISI 310) – аустенитная тугоплавкая сталь, изделия из которой находят применение в восстанавливающей среде с температурой до 1000 °С и окисляющих условиях эксплуатации до 1100 °С;
  • 10Х23Н18 или ЭИ417 (AISI 310S) – низкоуглеродистая модификация сплава AISI 310, необходимость использования которой обусловлено наличием коррозийной среды из-за влияния конденсатов и высокотемпературных газов;
  • 20Х25Н20С2 либо ЭИ283 (аналог зарубежной стали под маркой AISI 314) – немагнитный, незакаливаемый, аустенитный сплав, устойчивый к сверхвысоким температурам.

Читать также:  Как правильно закалить нож из напильника

Применение жаропрочных нержавеющих сталей

Использование жаропрочных сплавов той или иной марки обусловлено особенностями среды эксплуатации, нагрузками:

  • 20Х20Н14С2 (AISI 309) – из стали этой марки производят детали и узлы термических печей, конвейеров, ящиков для цементации;
  • 20Х23Н18 (AISI 310) используется для изготовления деталей конвейерных лент транспортеров печей, установок термической обработки, камер сжигания топлива (включая двигатели внутреннего сгорания), моторов, газовых турбин, дверей;
  • 10Х23Н18 (AISI 310S) применяют в основном в механизмах, установках и агрегатах для транспортировки горячих газов – турбины, аппараты для конверсии метана, выхлопные системы, газопроводы высокого давления, нагревательные элементы;
  • 20Х25Н20С2 (AISI 314) находит применение в области строительства печей – металлопродукция из нержавеющей жаропрочной стали этой марки используется для изготовления печных экранов, роликов, котельных подвесок.

Особенности сваривания

Современные методы сварки позволяют получать прочные сварные швы, устойчивые к образованию горячих трещин на деталях из жаропрочных нержавеющих сталей. Однако сплавы этого типа склонны к разупрочнению и разрушению холодного шва. Для устранения недостатка производится общий или локальный нагрев материала с целью минимизации разницы температур на периферии и в точках сварки для снижения напряжения. После сварки осуществляется отпуск готовых изделий на протяжении нескольких часов при температуре до 2000 °С. В результате отпуска удаляется основная часть растворенного в структуре водорода, а остаточный аустенит преобразуется в мартенсит.

image

  1. Какая марка стали лучше для банной печки
  2. Оптимальная толщина металла для печи в баню
  3. Какими электродами надо варить банную печь

Самодельные печи для бани, обходятся в среднем в 3-5 раз дешевле заводской продукции. Экономия станет еще больше, если сварочные работы выполняются самостоятельно. При изготовлении своими руками, потребуется определиться со следующим:

  1. Из какого металла делать печь для бани.
  2. Какая толщина металла будет оптимальной.
  3. Электроды какого типа стоит использовать, чтобы обеспечить максимальную прочность сварного шва.

От ответа на все эти вопросы, зависит быстрота прогрева парной, срок и интенсивность эксплуатации самостоятельно изготовленной печи.

Какая марка стали лучше для банной печки

Непосредственное воздействие огня приводит к прогоранию стали. Конечно, можно попросту использовать металл толщиной 10 мм и более, но тогда придется подолгу протапливать парную, тратить большое количество топлива для прогрева. По причине использования толстостенных стальных листов, долговечная печь станет экономически невыгодной.

Задача, стоящая перед мастером – сделать конструкцию достаточно прочную, чтобы предотвратить деформацию, прогорание и одновременно имеющую хорошую теплопроводимость. В заводских условиях, для изготовления банных печей используется металл с высокой степенью жаропрочности.

Легированная сталь отличается от конструкционной стали следующими характеристиками:

  • Время эксплуатации – срок службы печей из конструкционной стали, 3-4 года. AISI 430 приходит в негодность за 5-8 лет.
  • Возможность ремонтных работ – марки жаростойких сталей для изготовления дровяных банных печей, AISI 430 и 08Х17Т, имеют низкое содержание углерода, что делает возможным проведение сварочных работ. Конструкционное железо содержит соединения серы и фосфора, предающие ему хрупкость и ломкость.

Читать также:  Зарядное устройство для шуруповерта felisatti

Оптимальная толщина металла для печи в баню

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

  • 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 делают топочную камеру из AISI 430, жаростойкой хромистой нержавеющей стали толщиной 4-6 мм.

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

Какими электродами надо варить банную печь

Чтобы сварить печь, потребуются электроды, выбираемые, в зависимости от используемой при производстве стали. Нержавейку варят методом аргонодуговой сварки. Подойдут электроды марки ЦЛ 11 и Д4.

После проведения сварочных работ, обязательно удаление окалин и протравка. Так можно избежать коррозии в месте сварного шва.

Электроды для сварки банных печей, изготовленных из конструкционной стали НИАТ-5, ЭА-112/15, ЭА-981/15 и ЭА-981/15. Толщина выбирается, в зависимости от плотности металла и температуры его прогрева.

Изготовить печь для бани своими руками, при наличии специальных навыков, грамотном выборе комплектующих и расходных материалов, не сложно.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий