Жаропрочная сталь
Жаропро́чная сталь — вид стали, который используется в условиях высоких температур (от 0,3 части от температуры плавления) в течение определённого времени, а также в условиях сложнонапряжённого состояния. При температурах до 600°С применяют термин «теплоустойчивый».
| Жаропрочная сталь |
|---|
| Фазы железоуглеродистых сплавов |
|
| Структуры железоуглеродистых сплавов |
|
| Стали |
|
| Чугуны |
|
Главной характеристикой, определяющей работоспособность стали, является жаропрочность.
Характеристика
Жаропрочность — это способность стали работать под напряжением в условиях повышенных температур без заметной остаточной деформации и разрушения. Основными характеристиками жаропрочности являются ползучесть и длительная прочность.
Ползучесть
Явление непрерывной деформации под действием постоянного напряжения называется ползучестью. Характеристикой ползучести является предел ползучести, характеризующий условное растягивающее напряжение, при котором скорость и деформация ползучести за определённое время достигают заданной величины. Если допуск даётся по скорости ползучести, то предел ползучести обозначается σ(сигма) с двумя индексами: нижний соответствует заданной скорости ползучести в %/ч (проценты в час), а верхний - температуре испытания. Если задаётся относительное удлинение, то в обозначение предела ползучести вводят три индекса: один верхний соответствует температуре испытания, два нижних — деформации и времени. Для деталей, работающих длительный срок (годы), предел ползучести должен характеризоваться малой деформацией, возникающей при значительной длительности приложения нагрузки. Для паровых турбин, лопаток паровых турбин, работающих под давлением, допускается суммарная деформация не более 1 % за 100000 часов, в отдельных случаях допускается 5 %. У лопаток газовых турбин деформация может быть 1-2 % на 100—500 часов.
Длительная прочность
Сопротивление стали разрушению при длительном воздействии температуры характеризуется длительной прочностью.
Длительная прочность — это условное напряжение, под действием которого сталь при данной температуре разрушается через заданный промежуток времени
Характеристика химического состава
Жаропрочные свойства в первую очередь определяются температурой плавления основного компонента сплава, затем его легированием и режимами предшествующей термообработки, определяющими структурное состояние сплава. Основой жаропрочных сталей являются твёрдые растворы или , способные к дополнительному упрочнению вследствие твердения.
Для кратковременной службы применяются сплавы с высокодисперсным распределением второй фазы, а для длительной службы — структурно-стабильные сплавы. Для длительной службы выбирается сплав не склонный к .
Самым распространённым легирующим элементом в жаропрочных сталях является хром (Cr), который благоприятно влияет на жаростойкость и жаропрочность.
Высоколегированные жаропрочные стали из-за различных систем легирования относятся к различным классам:
- ферритные (08Х17Т, 1Х13Ю4, 05Х27Ю5),
- мартенситные (20Х13, 30Х13),
- мартенситно-ферритные (15Х12ВН14Ф),
- аустенитные (37Х12Н8Г8МФБ).
Внутри каждого класса различаются стали с различным типом упрочнения:
- карбидным,
- интерметаллидным,
- смешанным (карбидно-интерметаллидным).
Для котельных установок, работающих длительное время (10 000—100 000 часов) при температурах 500—580 °C, рекомендуются стали перлитного класса, введение молибдена в которые повышает температуру рекристаллизации феррита и тем самым повышает его жаропрочность.
Однако бо́льшую часть жаропрочных сталей, работающих при повышенных температурах, составляют аустенитные стали на хромоникелевой и хромомарганцевой основах с различным дополнительным легированием. Эти стали подразделены на три группы:
- гомогенные (однофазные) аустенитные стали, жаропрочность которых обеспечивается в основном легированностью твёрдого раствора;
- стали с карбидным упрочнением;
- стали с интерметаллидным упрочнением.
Литература
- Стали и сплавы. Марочник. Справ. изд./ В. Г. Сорокин и др. Науч. С77. В. Г. Сорокин, М. А. Гервасьев — М.: «Интермет Инжиниринг», 2001—608с, илл. ISBN 5-89594-056-0
См. также
Примечания
- Гольдштейн М. И. Специальные стали. — М.: Металлургия, 1985. — С. 291. — 408 с. Архивировано 26 июля 2022 года.
Ссылки
- Конструкционные машиностроительные стали и сплавы специального назначения
Википедия, чтение, книга, библиотека, поиск, нажмите, истории, книги, статьи, wikipedia, учить, информация, история, скачать, скачать бесплатно, mp3, видео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, картинка, музыка, песня, фильм, игра, игры, мобильный, телефон, Android, iOS, apple, мобильный телефон, Samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Сеть, компьютер, Информация о Жаропрочная сталь, Что такое Жаропрочная сталь? Что означает Жаропрочная сталь?
Ne sleduet putat s Zharostojkaya stal Zharopro chnaya stal vid stali kotoryj ispolzuetsya v usloviyah vysokih temperatur ot 0 3 chasti ot temperatury plavleniya v techenie opredelyonnogo vremeni a takzhe v usloviyah slozhnonapryazhyonnogo sostoyaniya Pri temperaturah do 600 S primenyayut termin teploustojchivyj Zharoprochnaya stalFazy zhelezouglerodistyh splavovFerrit d tvyordyj rastvor vnedreniya C v a zheleze s obyomno centrirovannoj kubicheskoj reshyotkoj Austenit g tvyordyj rastvor vnedreniya C v g zheleze s granecentrirovannoj kubicheskoj reshyotkoj Cementit Fe3C karbid zheleza metastabilnaya vysokouglerodistaya faza Grafit stabilnaya vysokouglerodistaya fazaStruktury zhelezouglerodistyh splavovLedeburit evtekticheskaya smes kristallov cementita i austenita prevrashayushegosya pri ohlazhdenii v perlit Martensit silno peresyshennyj tvyordyj rastvor ugleroda v a zheleze s obyomno centrirovannoj tetragonalnoj reshyotkoj Perlit evtektoidnaya smes sostoyashaya iz tonkih chereduyushihsya plastinok ferrita i cementita Sorbit dispersnyj perlit Troostit vysokodispersnyj perlit Bejnit ustar igolchatyj troostit ultradispersnaya smes kristallov nizkouglerodistogo martensita i karbidov zhelezaStaliKonstrukcionnaya stal do 0 8 C Vysokouglerodistaya stal do 2 C instrumentalnaya shtampovaya pruzhinnaya bystrorezhushayaNerzhaveyushaya stal legirovannaya hromom Zharostojkaya stalZharoprochnaya stalVysokoprochnaya stalChugunyBelyj chugun hrupkij soderzhit ledeburit i ne soderzhit grafit Seryj chugun grafit v forme plastin Kovkij chugun grafit v hlopyah Vysokoprochnyj chugun grafit v forme sferoidov soderzhit i grafit i ledeburit Glavnoj harakteristikoj opredelyayushej rabotosposobnost stali yavlyaetsya zharoprochnost HarakteristikaZharoprochnost eto sposobnost stali rabotat pod napryazheniem v usloviyah povyshennyh temperatur bez zametnoj ostatochnoj deformacii i razrusheniya Osnovnymi harakteristikami zharoprochnosti yavlyayutsya polzuchest i dlitelnaya prochnost Polzuchest Yavlenie nepreryvnoj deformacii pod dejstviem postoyannogo napryazheniya nazyvaetsya polzuchestyu Harakteristikoj polzuchesti yavlyaetsya predel polzuchesti harakterizuyushij uslovnoe rastyagivayushee napryazhenie pri kotorom skorost i deformaciya polzuchesti za opredelyonnoe vremya dostigayut zadannoj velichiny Esli dopusk dayotsya po skorosti polzuchesti to predel polzuchesti oboznachaetsya s sigma s dvumya indeksami nizhnij sootvetstvuet zadannoj skorosti polzuchesti v ch procenty v chas a verhnij temperature ispytaniya Esli zadayotsya otnositelnoe udlinenie to v oboznachenie predela polzuchesti vvodyat tri indeksa odin verhnij sootvetstvuet temperature ispytaniya dva nizhnih deformacii i vremeni Dlya detalej rabotayushih dlitelnyj srok gody predel polzuchesti dolzhen harakterizovatsya maloj deformaciej voznikayushej pri znachitelnoj dlitelnosti prilozheniya nagruzki Dlya parovyh turbin lopatok parovyh turbin rabotayushih pod davleniem dopuskaetsya summarnaya deformaciya ne bolee 1 za 100000 chasov v otdelnyh sluchayah dopuskaetsya 5 U lopatok gazovyh turbin deformaciya mozhet byt 1 2 na 100 500 chasov Dlitelnaya prochnost Soprotivlenie stali razrusheniyu pri dlitelnom vozdejstvii temperatury harakterizuetsya dlitelnoj prochnostyu Dlitelnaya prochnost eto uslovnoe napryazhenie pod dejstviem kotorogo stal pri dannoj temperature razrushaetsya cherez zadannyj promezhutok vremeniHarakteristika himicheskogo sostavaZharoprochnye svojstva v pervuyu ochered opredelyayutsya temperaturoj plavleniya osnovnogo komponenta splava zatem ego legirovaniem i rezhimami predshestvuyushej termoobrabotki opredelyayushimi strukturnoe sostoyanie splava Osnovoj zharoprochnyh stalej yavlyayutsya tvyordye rastvory ili sposobnye k dopolnitelnomu uprochneniyu vsledstvie tverdeniya Dlya kratkovremennoj sluzhby primenyayutsya splavy s vysokodispersnym raspredeleniem vtoroj fazy a dlya dlitelnoj sluzhby strukturno stabilnye splavy Dlya dlitelnoj sluzhby vybiraetsya splav ne sklonnyj k Samym rasprostranyonnym legiruyushim elementom v zharoprochnyh stalyah yavlyaetsya hrom Cr kotoryj blagopriyatno vliyaet na zharostojkost i zharoprochnost Vysokolegirovannye zharoprochnye stali iz za razlichnyh sistem legirovaniya otnosyatsya k razlichnym klassam ferritnye 08H17T 1H13Yu4 05H27Yu5 martensitnye 20H13 30H13 martensitno ferritnye 15H12VN14F austenitnye 37H12N8G8MFB Vnutri kazhdogo klassa razlichayutsya stali s razlichnym tipom uprochneniya karbidnym intermetallidnym smeshannym karbidno intermetallidnym dd Dlya kotelnyh ustanovok rabotayushih dlitelnoe vremya 10 000 100 000 chasov pri temperaturah 500 580 C rekomenduyutsya stali perlitnogo klassa vvedenie molibdena v kotorye povyshaet temperaturu rekristallizacii ferrita i tem samym povyshaet ego zharoprochnost Odnako bo lshuyu chast zharoprochnyh stalej rabotayushih pri povyshennyh temperaturah sostavlyayut austenitnye stali na hromonikelevoj i hromomargancevoj osnovah s razlichnym dopolnitelnym legirovaniem Eti stali podrazdeleny na tri gruppy gomogennye odnofaznye austenitnye stali zharoprochnost kotoryh obespechivaetsya v osnovnom legirovannostyu tvyordogo rastvora stali s karbidnym uprochneniem stali s intermetallidnym uprochneniem LiteraturaStali i splavy Marochnik Sprav izd V G Sorokin i dr Nauch S77 V G Sorokin M A Gervasev M Intermet Inzhiniring 2001 608s ill ISBN 5 89594 056 0Sm takzheZharostojkaya stal Nerzhaveyushaya stal Instrumentalnaya stal Konstrukcionnaya stal Staleplavilnoe proizvodstvo ChugunPrimechaniyaGoldshtejn M I Specialnye stali M Metallurgiya 1985 S 291 408 s Arhivirovano 26 iyulya 2022 goda SsylkiKonstrukcionnye mashinostroitelnye stali i splavy specialnogo naznacheniya
