Varmebestandighet og varmebestandighet er viktige egenskaper ved stål

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sist endret: 2023-12-17 10:37

Varmebestandighet og varmebestandighet er svært viktige egenskaper. Noen maskintekniske produkter fungerer under svært vanskelige forhold ved høye temperaturer. Konvensjonelle konstruksjonsstål, når de varmes opp, endrer brått deres mekaniske og fysiske egenskaper, begynner aktivt å oksidere og danne skala, noe som er helt uakseptabelt og skaper en trussel om svikt i hele enheten, og muligens en alvorlig ulykke. For å jobbe ved høye temperaturer skapte materialingeniører ved hjelp av metallurger en rekke spesialstål og legeringer. Denne artikkelen gir en kort beskrivelse av dem.

Varmebestandig stål

Mange setter likhetstegn mellom begrepet varmemotstand med et konsept som varmemotstand. Dette skal under ingen omstendigheter gjøres. Varmebestandighet kalles også rød sprøhet. Og dette konseptet betyr evnen til et metall (eller legering) til å beholdehøye mekaniske egenskaper ved arbeid ved høye temperaturer. Det vil si at et slikt metall, selv når det varmes opp til en rød glød (det er typisk for temperaturer over 550 °C), vil ikke krype og beholde tilstrekkelig stivhet.

I enkle termer er varmebestandighet et materiales evne til å opprettholde ytelsen når det varmes opp til høye temperaturer. Vanlige konstruksjonsstål, selv med svak oppvarming, blir formbare, noe som utelukker muligheten for bruk til fremstilling av produkter som opererer ved høye temperaturer.

Ulike kvaliteter av metaller og legeringer har ulik varmebestandighet. Denne indikatoren avhenger av den kjemiske sammensetningen av materialet. Varmebestandighetstester kan utføres over lang tid. Men oftest blir prøver oppvarmet i en ovn til en viss temperatur strekktestet i en kort periode.

Varmebestandig stål

Varmebestandighet, i motsetning til varmebestandighet, er materialers evne til å motstå utviklingen av korrosjonsprosesser ved arbeid ved høye temperaturer. Vanlige stål, hvis de utsettes for varme (med unntak av varmebehandling i en beskyttende atmosfære eller i vakuum), begynner å oksidere. I tillegg, med langvarig oppvarming, begynner karbonet på overflaten av produktet å brenne ut. Som et resultat blir overflaten utarmet for karbon, noe som fører til en skarp endring i de mekaniske egenskapene (først og fremst hardheten) på overflaten. Slitasjemotstanden synker. Får en så negativ utviklingfenomen, som en mobber. Denne gruppen stål kan operere ved temperaturer rundt 550 °C.

For å øke varmebestandigheten til stål, er smelten legert med silisium, aluminium og krom. Noen ganger er det nok å øke varmemotstanden til overflaten av delen. I dette tilfellet brukes silikonisering eller aluminisering (metning av overflatelaget med henholdsvis silisium- eller aluminiumatomer) i et pulvermedium.

materialer med høyt smeltepunkt

Ved drift ved spesielt høye temperaturer kan de betraktede materialene ikke brukes, siden det ved en temperatur i området rundt 2000 °C begynner å smelte (en væskefase frigjøres). For disse formålene brukes ildfaste metaller: wolfram, niob, vanadium, zirkonium og så videre. Disse materialene er ganske dyre, men ingeniører har ennå ikke funnet et verdig alternativ for dem.

Karakterisering av krom- og nikkelbaserte legeringer

Legeringer med høy varmebestandighet er etterspurt innen kraftteknikk (blader på dampturbiner, deler av flymotorer, og så videre). Dessuten øker behovet for slike materialer stadig. Dessuten krever produksjonen at forskerne får tak i mer og mer avanserte materialer som kan opprettholde ytelsen ved svært høye temperaturer. Derfor jobbes det hele tiden med å øke varmemotstanden. Nikkel, eller rettere sagt legering av stål med dette elementet, bidrar til dette.

Alle varmebestandige ståler legert med nikkel (ikke mindre enn 65%). Chrome er et must. Innholdet av dette elementet bør ikke være mindre enn 14%. Ellers vil metalloverflaten bli intensivt oksidert.

Stål er i tillegg legert med aluminium, vanadium og andre ildfaste elementer. Aluminium, for eksempel, selv ved romtemperatur er dekket med en tynn oksidfilm, som forhindrer korrosjon i å trenge dypt inn i metallet. Det vil si at det ikke dannes noen skala.