| 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. 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. 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. Под жаропрочностью также понимают напряжение, вызывающее заданную деформацию, не приводящую к разрушению, которое способен выдержать металлический материал в конструкции при определенной температуре за заданный отрезок времени. Если учитываются время и напряжение, то характеристика называется пределом длительной прочности; если время, напряжение и деформация — пределом ползучести. Ползучесть — явление непрерывной деформации под действием постоянного напряжения. Длительная прочность — сопротивление материала разрушению при длительном воздействии температуры. Жаростойкость характеризует сопротивление металлов и сплавов газовой коррозии при высоких температурах. Классификация Можно 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 сплавовДля жаропрочных сплавов и сталей основным полезным свойством с практической точки зрения является способность материала выдерживать механические нагрузки в условиях высоких температур. 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. 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 основеВ 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:
старение при 700 или 750 °С, выдержка 16 ч, охлаждение иа воздухе; ХН77ТЮР (ЭИ437БУ) — нагрев до 1080 °С, выдержка 8 ч, охлаждение на воздухе; старение при 750 или 775 °С, выдержка 16 ч, охлаждение на воздухе. 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. |
На странице представлено описание данных сплавов: свойства, области применения, марки жаростойких и жаропрочных сплавов, виды продукции.
Можно дать более строгое определение жаропрочности.
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.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.
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 стали
Лист из хромомолибденовой стали (часто называемый в промышленности хромомолибденовой сталью) используется для широкого спектра 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. р. 1,4742 Вт.р. 1,4762 | ・ Эти марки стали демонстрируют относительно низкую ударную вязкость при ударной нагрузке ・ Wnr. 1.4724 (H-12): термостойкость до 950°C ・Wnr. 1.4762 (H-14): термостойкость до 1200°C | • Завод. 1.4724 (H-12): промышленные печи, паровые котлы, ящики, трубы, подвески, рекуператоры и т. д. • Wnr. 1.4762 (Н-14): производство промышленных печей, деталей паровых котлов, защитных труб пирометра |
| Аустенитная жаропрочная сталь | Заказ. 1,4828 Вт.р. 1.4841 Wnr. 1,4845 | • Аустенитные жаропрочные стали имеют гораздо более высокую повышенную температуру и сопротивление ползучести, чем ферритные стали • Wnr. 1.4828 (H-8): не подвержен межкристаллитной коррозии, обладает низкой коррозионной стойкостью к окисляющим и восстановительным газам, содержащим серу. Термостойкость до 1000°C • Wnr. 1.4845 (H-9): термостойкость до 1050°C • Wnr. 1.4841 (H-10): термостойкость до 1150°C • Wnr. 1.4878: имеет хорошие механические свойства, термостойкость до 850°C | • Завод. 1.4828: выхлопные системы и т. д. • Wnr. 1.4845: производство компонентов для химической и нефтяной промышленности, газопроводов, топливопроводов, топок, нагревательных резисторов • Wnr. 1.4841: компоненты, подвергающиеся воздействию высокой механической прочности, промышленные печи, мусоросжигательные заводы, установки термической обработки, нефтехимическая промышленность и т. д. • Wnr. 1.4878: теплообменники, котлы на химических и нефтехимических предприятиях и т. д. |
Металлы и сплавы для высокотемпературных служб и применений
polski (польский)Nederlands (голландский)Italiano (итальянский)Français (французский)Español (испанский)EnglishDeutsch (немецкий)Čeština (чешский)
Контакт
Если ваш бизнес работает со сплавами в жарких условиях, выбор правильных сплавов для работы при высоких температурах может привести к путанице. В конце концов, когда дело доходит до работы при экстремальных температурах, не может быть такого понятия, как единообразие.
Выбор сплава зависит от функции, которую он будет выполнять. Вот разбивка некоторых из самых жаропрочных металлов и сплавов в мире, а также другие факторы, которые следует учитывать перед покупкой.
Что такое жаропрочный сплав?
Жаропрочные сплавы — это сплавы, которые хорошо работают при высоких температурах, что означает, что они обладают высоким сопротивлением ползучести и прочностью при высоких температурах. Уровень жаростойкости этих сплавов подтверждается двумя физическими свойствами: структурой сплава и прочностью межатомных связей в нем.
Жаропрочные сплавы классифицируются по их основе, которая может состоять из никеля, железа, титана, бериллия и других металлов.
Кроме того, жаропрочные сплавы также можно разделить на три категории в зависимости от условий их эксплуатации: сплавы, подвергающиеся небольшим тепловым нагрузкам (от секунд до минут), сплавы, подвергающиеся умеренным тепловым нагрузкам (часы или сотни часов), сплавы, подвергающиеся тепловым нагрузкам в течение длительных промежутков времени (тысячи часов).
Элементы и сплавы, способные выдерживать высокие температуры
1. Титан
Титан — это блестящий переходный металл серебристого цвета. Титановые сплавы обладают высоким отношением прочности на растяжение к весу, хорошей ударной вязкостью, необычайной стойкостью к коррозии и способностью выдерживать экстремальные температуры 600°C и выше. Он легко поддается сварке и обладает хорошей технологичностью и эффективностью во многих сложных промышленных применениях.
2. Вольфрам
Вольфрам представляет собой тугоплавкий металл серо-стального или серебристо-белого цвета. Вольфрам можно использовать в качестве основного металла для сплава или в качестве опорного элемента. Вольфрам обеспечивает высокие уровни твердости, высокую термостойкость и высокую температуру плавления. Вольфрам обычно используется в футеровках камеры сгорания, компонентах выхлопных газов турбин, обогревателях салонов самолетов, переходных воздуховодах и промышленных печах.
3. Нержавеющая сталь
Нержавеющая сталь представляет собой сплав на основе железа с содержанием хрома не менее 10,5%, а также других металлов, таких как молибден и никель. Сплавы из нержавеющей стали известны своей устойчивостью к коррозии и нагреву, что делает их идеальными для использования в аэрокосмической, автомобильной и строительной отраслях, а также в таких деталях, как сосуды под давлением, паровые турбины, котлы и трубопроводные системы.
4. Молибден
Молибден представляет собой тугоплавкий металлический элемент, который образует твердые, стабильные карбиды, улучшающие прокаливаемость, прочность, ударную вязкость и стойкость к износу и коррозии. Молибден часто используется в жаропрочных сплавах стали, чугуна и суперсплавов в военной и оборонной промышленности, в производстве полупроводников и в специализированных станках.
5. Никель
Никель представляет собой встречающийся в природе серебристо-белый блестящий металл с золотым оттенком.
Он податлив, пластичен и обладает превосходной прочностью и коррозионной стойкостью. Никель часто используется в нержавеющей стали и других сплавах, чтобы сделать их прочнее. Никелевые сплавы используются в газовых турбинах, энергетике, аэрокосмической промышленности, специальной технике и электронике.
6. Тантал
Тантал — блестящий серебристый металл, мягкий в чистом виде. Он практически устойчив к коррозии благодаря оксидной пленке на его поверхности. Тантал особенно полезен в высокотемпературных применениях в авиационных двигателях, а также в электронных устройствах..
Другие факторы, влияющие на теплостойкость сплава
Каждый сплав обладает свойствами, которые заставляют его реагировать по-разному с другими сплавами при длительном нагревании.
Поэтому очень важно, чтобы вы проверили технические данные, которые описывают свойства сплава, прежде чем решить, является ли он «наиболее подходящим» для конкретной рабочей среды.
Довольно часто рабочая температура является первым, а в некоторых случаях и единственным параметром, на который обращают внимание многие люди при выборе сплава.