Жаропрочный металлопрокат: классификация и применение

Материалы по теме

Минстрой вынес на общественное обсуждение новые СП в сфере пожарной безопасности

17.06.2022

Детали, работающие при температурах выше 500-550 °С изготавливают из жаростойких и жаропрочных сталей. Это сплавы на основе железа с добавлением легирующих элементов: хрома, никеля, кремния и других, которые повышают прочность металла и антикоррозийные свойства.

ГОСТ 5632-72 регламентирует процентное содержание добавок и структуру стали (мартенсит, аустенит, феррит, перлит и т. д.), от которой также зависит стойкость к термическому воздействию.

Жаростойкие и жаропрочные стали – в чем отличие?
Жаростойкими, или окалиностойкими, называют стали, способные сопротивляться коррозии при повышенных температурах (более 550 °С) в ненагруженном состоянии или при небольших нагрузках. Легирующие элементы взаимодействуют с кислородом и образуют на поверхности металла плотную пленку оксида, препятствующую дальнейшему окислению.
Жаропрочные стали предназначены для нагруженных (силовых) деталей и характеризуются повышенными прочностью и пределом ползучести (остаточной деформации) при высоких температурах.

Классификация жаростойких и жаропрочных сталей
ГОСТ 5632-72 делит стали на классы по структуре и типу кристаллической решетки:

• мартенситные (рис.1);
• ферритные (перлитные);
• аустенитные (рис.2);
• смешанные (аустенитно-ферритные, аустенитно-мартенситные).

Рисунок 1.

Рисунок 2.

Структура зависит от количества и соотношения добавок, а также от термической обработки при производстве металла и прокатных изделий: отжига, закалки и отпуска.

Аустенитные, в свою очередь, делятся на гомогенные (однофазные) и гетерогенные.

По химическому составу различают:

• хромистые стали (рис.3);
• хромокремнистые (сильхромы);
• хромоникелевые (нихромы, нимоники);
• стали с добавлением тугоплавких металлов (вольфрама, молибдена и других).

Рисунок 3.

Маркировка
Начальные цифры (перед первой буквой) обозначают количество углерода в сотых долях процента. Буквы и цифры после них – легирующие элементы и их содержание (в %): Х – хром, Н – никель, Т – титан и т. д. Например, 20Х23Н18 – 0,2 % углерода, 23 % хрома, 18 % никеля.

Применение жаропрочных и жаростойких сплавов

Ненагруженные изделия:

• трубы, кожухи, заслонки, теплообменники, клапаны низкого давления, электроды;
• формы для пищевой промышленности (выпечные многократного использования);
• химическая арматура (таганки, кронштейны, держатели, вентили);
• медицинское оборудование и инструменты, подвергающиеся регулярной термической стерилизации.

Нагруженные детали и узлы:

• корпусы ДВС, турбин, турбинные лопатки, клапаны, поршни, роторы;
• нефтегазовое оборудование;
• арматура;
• агрегаты в авиации и космонавтике.

Подробное описание марок жаропрочных сталей приводится в специализированных изданиях – марочниках.

Материал подготовлен компанией «МетТрансТерминал» http://www.met-trans.ru/