Марки жаропрочной 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.

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.

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.

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.

Мартенситно-ферритный класс

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

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.

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:

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»

Характеристики жаропрочной нержавеющей стали (нержавейки) | Справочник

Наверх

Справочник

• Характеристики материалов (стали)

• Назначение изделий из нержавеющей стали

• Особенности выбора
  • Виды и обозначения поверхности стали

  • Отличия г/к и х/к стали

  • Жаропрочная нержавейка

  • Трубы э/с

  • Трубы б/ш

• 23 Марта 2023
  Скидки на нержавеющий лист ! Лист 304Н 75 х 2500 х 7150 !!!

• 16 Марта 2023
  Лист 316L 1,5 x 1250 x 2500 по 479 руб/кг

• 23 Марта 2023
  Труба 201 600 Grit 26. 9 х 2 х 6 метров по 320 руб/метр с НДС !!!

• 23 Марта 2023
  Лист 201 2В 0.5 х 1000 х 2000 по цене 210 руб/ кг с НДС!!!

• Главная

/

• Справочник

/

• Особенности выбора

/

• Жаропрочная нержавейка

Современная промышленность предъявляет строгие требования к используемым на производстве материалам. Многие изготовленные из них детали и конструкции должны надежно работать в агрессивных средах при температуре более 500 °С. Химический состав и маркировка коррозионностойких жаростойких и жаропрочных сталей регламентируется ГОСТ 5632-72. В металлургии они разделяются на две крупные категории — никельсодержащие и безникелевые.

круг теплоустойчивый

Свойства жаропрочки

Жаропрочные стали отличаются:

• повышенной термостойкостью;
• высокой механической и коррозионной стойкостью;
• продолжительной износостойкостью;
• медленной ползучестью.

Полезные свойства материала обеспечены наличием и правильным соотношением легирующих элементом, основными из которых являются хром, никель и титан.

При помощи легирования стали различными металлами добиваются усиления ее термической стойкости, прочности и свариваемости. В зависимости от химического состава существует несколько подгрупп жаропрочной стали. Каждый вид жаропрочки имеет свои технические и потребительские характеристики. Важность данного направления подчеркивает постоянно растущий спрос на такой металлопрокат.

Область применения жаропрочной нержавейки

Основной областью применения жаропрочных нержавеющих сталей является машиностроение. В тоже время, они широко востребованы в строительстве, электроэнергетике, деревообрабатывающей, пищевой и химической промышленности. Жаропрочные стали используются для изготовления подшипников, выпускных клапанов, электродов, деталей турбин и компрессоров, печной аппаратуры, теплообменников, муфелей, камер сгорания, крепежа.

Жаропрочная нержавеющая сталь представлена широким выбором марок: 12Х18Н10Т (AISI 321), 14Х17Н2, 20Х13, 20Х23Н18 (AISI 310S), 30Х13 и 40Х13, 08Х13, 12Х13, 14Х17Н2.

Высокотемпературные марки|Аустенитная|Ферритная|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 для высокотемпературных аустенитных марок:

• оборудование и компоненты в черной металлургии, сталелитейной и других металлургических отраслях промышленности
• 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

Пусть наш опыт работает 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 устойчивости к окислению 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 стали 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 сернистой 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. Если сварной шов будет подвергаться воздействию сернистой среды, потребуется наплавка с соответствующим ферритным наполнителем.

Стойкость материала к высокотемпературной коррозии во многих случаях зависит от его способности образовывать защитный оксидный слой. В восстановительной атмосфере, когда такой слой создать (или сохранить) невозможно, коррозионная стойкость материала будет определяться легирующим содержанием материала.

Сбор нержавеющей стали для высокотемпературных применений

Многие современные производственные процессы включают использование горячих печей для завершения обработки металлических деталей. Независимо от того, отжигаются ли детали, покрываются горячими пятнами или стерилизуются, длительное воздействие температур, подобных печным, слишком распространено. Проблема в том, что любой контейнер, используемый для хранения деталей в этих перегретых печах, конечно же, сам будет подвергаться воздействию этих температур.

Корзины, предназначенные для удержания деталей в печных условиях, должны быть изготовлены из материалов, способных выдерживать экстремальные температуры. Нержавеющие стали часто имеют высокие температурные допуски, но какая нержавеющая сталь лучше всего подходит для высокотемпературных применений?

Ответ зависит не только от точной температуры, которой будет достигнуто приложение, но и от продолжительности времени, в течение которого корзина будет подвергаться воздействию высоких температур — вот почему для многих металлических сплавов указана температура как периодического, так и постоянного использования.

Температура непрерывной и периодической эксплуатации сплавов нержавеющей стали

При определении металла для данного применения в печи часто необходимо знать, будет ли сплав подвергаться воздействию температур в течение нескольких секунд, нескольких минут, или час или больше. Кратковременное периодическое воздействие, прерываемое извлечением из печи для охлаждения, называется прерывистым воздействием, а длительное погружение в печь называется непрерывным воздействием.

Дело в том, что металлический сплав может иметь разные допуски на воздействие высоких температур в зависимости от того, является ли указанное воздействие непрерывным или прерывистым. Вот несколько примеров непрерывных и периодических ограничений температуры для нержавеющей стали:

• Марка 304
  • Непрерывно: 1700°F (925°C)
  • Периодически: 1600°F (870°C)
• Класс 309
  • Непрерывно: 2000°F (1095°C)
  • Периодически: 1800°F (980°С)
• Класс 310
  • Непрерывно: 2100°F (1150°C)
  • Периодически: 1900°F (1025°C)
• Класс 316
  • Непрерывно: 1700°F (925°C)
  • Периодически: 1600°F (870°C)
• Класс 410
  • Непрерывно: 1300°F (705°C)
  • Периодически: 1500°F (815°C)
• Класс 420
  • Непрерывно: 1150°F (620°C)
  • Периодически: 1350°F (735°C)
• Класс 430
  • Непрерывно: 1500°F (815°C)
  • Периодически: 1600°F (870°C)

Возможно, вы заметили странную и потенциально нелогичную тенденцию для перечисленных здесь сплавов из нержавеющей стали серии 300. В частности, рекомендуемая максимальная температура их непрерывного использования выше пределов температуры их периодического, прерывистого использования. Естественно предположить, что воздействие на металл высоких температур в течение более короткого времени вызовет на него меньшую нагрузку, чем более длительное воздействие.

Однако прерывистое воздействие печи создает фактор стресса, отличный от самого тепла, — явление, известное как «термическое циклирование». Когда кусок металла быстро переключается между экстремальными температурами, может произойти несколько вещей.

При нагревании металл может расширяться, а при охлаждении сжиматься. Кроме того, стальные сплавы в печных условиях могут образовывать окалину на своей поверхности — своего рода чешуйчатое вещество, состоящее из железа и оксида железа, — которое заменяет внешний слой металла.

При многократном циклировании между высокими и низкими температурами окалина может начать трескаться и раскалываться, ослабляя металлическую форму. Это может произойти из-за различий в коэффициенте расширения между металлическим сердечником из нержавеющей стали и его поверхностью окалины. Проще говоря, внутренняя часть металла расширяется или сжимается с одной скоростью, а окалина на поверхности — с другой. Эта разница приводит к тому, что металл начинает разрушаться слой за слоем, пока, наконец, не выйдет из строя.

Какой металл лучше всего подходит для моей печи?

Выбор наилучшего сплава для ваших конкретных задач обработки, связанных с печью, будет зависеть не только от того, какие температуры сплав может выдержать при периодическом и/или непрерывном использовании, но и от стоимости этого сплава по сравнению с его характеристиками.

Например, Inconel 600®. Это сплав, специально разработанный для использования в экстремальных температурных условиях. Этот сплав имеет постоянную рабочую температуру около 2000°F (1,093°C), что делает его сравнимым с нержавеющей сталью марки 309.

Однако может существовать значительная разница в стоимости между сплавом Inconel® известной марки и более универсальной нержавеющей сталью, что может серьезно повлиять на стоимость приобретения корзины, изготовленной из металла, без существенного влияния на срок службы или универсальность корзины.