Жаротривкі сталі та сплави

Жаротривкість характеризує опір металів та сплавів на їхній основі газовій корозії за високих температур. Поверхневі шари деталей машин та елементів конструкцій різноманітного обладнання, наприклад, газових турбін, високотемпературних печей, ядерних реакторів, двигунів внутрішнього згорання за умови експлуатації за високих температур у агресивних середовищах та під час різних технологічних кування, штампування, термічного оброблення) руйнується внаслідок газової корозії, що спричиняє великі витрати матеріалу. Хімічна корозія, що спостерігається у такому разі, розвивається у кисневмісних середовищах ( повітря, вуглекислий газ, водяна пара, чистий кисень). Руйнівною силою газової корозії є термодинамічна нестабільність металів у цих середовищах у разі додаткової дії зовнішніх умов тиску, температури, складу середовища, тощо. На поверхні металу найчастіше утворюється оксидна плівка, будова, склад та властивості якої визначає швидкість газової корозії. Захисні властивості оксидних плівок підвищуються за умов, коли вони володіють такими властивостями: суцільністю, доброю адгезією до поверхні, співрозмірним коефіцієнтом лінійного розчинення плівки та основи матеріалу, температурної сублімації плівки, що повинна бути нижчою за температуру експлуатації виробу.

Жаротривкість сталей підвищується за рахунок легування алюмініем, кремнієм, хромом, а також введенням в сталь бору, цирконію, ніобію. Утворення на поверхні металу легованих оксидів є одним із важливих факторів підвищення жаротривкості металів та сплавів. Додаткове легування сталей нікелем істотно підвищує їхню жаротривкість. Позитивний вплив нікелю проявляється, коли його концентрація у сплаві вища за 10-12%. Збільшення жаротривкості сталей у разі легування кремнієм пояснюється утворенням жаротривкого оксиду SiO₂, а при легуванні алюмінієм - Al₂O₃, що підвищує стабільність до високотемпературної корозії за температур 1300 – 1400⁰С. Комплексне легування хромом та алюмінієм різко зменшує масу та підвищує товщину оксидної плівки, причому концентрація кожного із них, необхідна для цього, тим більша, чим вища робоча температура сталі. Легування хромом у кількості 6-7%, кремнієм у кількості 2,5% та алюмінієм у кількості 2% ефективно підвищує жаротривкість сталей перлітного класу до 600⁰С. Нікель підвищує жаротривкість сталей феритного та аустенітного класів у разі окислення на повітрі, ступінь його впливу збільшується із підвищенням температури. Молібден та ванадій можуть знизити жаротривкість сталей, а технологічні домішки, і зокрема вуглець негативно виливають на цю характеристику.

Жаротривкі сталі. До них відноситься такі класи.

- сталі мартенситного класу – сільхроми 40Х9С2, 40Х10С2М6, що надійно працюють до 950⁰С та використовуються у автомобілебудуванні.

65