Atsparumas karščiui ir atsparumas karščiui yra svarbios plieno savybės

2024 Autorius: Howard Calhoun | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-17 10:34

Atsparumas karščiui ir atsparumas karščiui yra labai svarbios charakteristikos. Kai kurie mechaninės inžinerijos gaminiai veikia labai sudėtingomis sąlygomis aukštesnėje temperatūroje. Įprasti konstrukciniai plienai kaitinant staigiai keičia savo mechanines ir fizines savybes, pradeda aktyviai oksiduotis ir formuojasi nuosėdos, o tai visiškai nepriimtina ir kelia grėsmę viso mazgo gedimui, o galbūt ir rimtai avarijai. Norėdami dirbti aukštesnėje temperatūroje, medžiagų inžinieriai, padedami metalurgų, sukūrė daugybę specialių plienų ir lydinių. Šiame straipsnyje pateikiamas trumpas jų aprašymas.

Karščiui atsparus plienas

Daugelis žmonių atsparumo karščiui sąvoką tapatina su tokia sąvoka kaip atsparumas karščiui. Jokiomis aplinkybėmis tai neturėtų būti daroma. Atsparumas karščiui taip pat vadinamas raudonuoju trapumu. Ir ši sąvoka reiškia metalo (arba lydinio) gebėjimą išlaikytiaukštos mechaninės savybės dirbant aukštesnėje temperatūroje. Tai yra, toks metalas, net kaitinamas iki raudono švytėjimo (tai būdinga aukštesnei nei 550 °C temperatūrai), nešliaužys ir išlaikys pakankamą standumą.

Paprasčiau tariant, atsparumas karščiui yra medžiagos gebėjimas išlaikyti eksploatacines savybes kaitinant iki aukštos temperatūros. Įprasti konstrukciniai plienai, net ir šiek tiek pašildomi, tampa plastiški, todėl jų negalima naudoti gaminant aukštoje temperatūroje veikiančius gaminius.

Įvairių rūšių metalų ir lydinių atsparumas karščiui skiriasi. Šis rodiklis priklauso nuo medžiagos cheminės sudėties. Atsparumo karščiui bandymai gali būti atliekami ilgą laiką. Tačiau dažniausiai bandiniai, įkaitinti orkaitėje iki tam tikros temperatūros, yra trumpą laiką bandomi tempimo.

Karščiui atsparus plienas

Atsparumas karščiui, priešingai nei atsparumas karščiui, yra medžiagų gebėjimas atsispirti korozijos procesų vystymuisi dirbant aukštoje temperatūroje. Įprastas plienas, veikiamas šilumos (išskyrus terminį apdorojimą apsauginėje atmosferoje arba vakuume), pradeda oksiduotis. Be to, ilgai kaitinant, gaminio paviršiuje esanti anglis pradeda degti. Dėl to paviršiuje išsenka anglis, dėl to smarkiai pasikeičia paviršiaus mechaninės savybės (pirmiausia kietumas). Atsparumas dilimui sumažėja. Sulaukia tokio neigiamo vystymosireiškinys, kaip priekabiautojas. Šios grupės plienas gali veikti maždaug 550 °C temperatūroje.

Siekiant padidinti plieno atsparumą karščiui, jo lydalas legiruojamas siliciu, aliuminiu ir chromu. Kartais pakanka padidinti detalės paviršiaus atsparumą karščiui. Šiuo atveju miltelinėje terpėje naudojamas silikonizavimas arba aliuminavimas (paviršinio sluoksnio prisotinimas atitinkamai silicio arba aliuminio atomais).

Aukštos lydymosi temperatūros medžiagos

Eksploatuojant ypač aukštoje temperatūroje, minėtų medžiagų negalima naudoti, nes maždaug 2000 ° C temperatūroje pradeda tirpti (išsiskiria skysta fazė). Šiems tikslams naudojami ugniai atsparūs metalai: volframas, niobis, vanadis, cirkonis ir kt. Šios medžiagos yra gana brangios, tačiau inžinieriai dar nerado joms tinkamos alternatyvos.

Chromo ir nikelio lydinių apibūdinimas

Lydiniai su dideliu atsparumu karščiui yra labai paklausūs energetikos srityje (garo turbinų mentės, orlaivių variklių dalys ir pan.). Be to, tokių medžiagų poreikis nuolat auga. Be to, gamybai reikia, kad mokslininkai gautų vis pažangesnių medžiagų, kurios gali išlaikyti savo veikimą esant labai aukštai temperatūrai. Todėl nuolat vyksta darbai didinant atsparumą karščiui. Prie to prisideda nikelis, tiksliau – plieno legiravimas su šiuo elementu.

Visas karščiui atsparus plienasyra legiruoti nikeliu (ne mažiau kaip 65%). Chromas yra būtinas. Šio elemento kiekis turi būti ne mažesnis kaip 14%. Priešingu atveju metalo paviršius bus intensyviai oksiduojamas.

Plienas papildomai legiruojamas aliuminiu, vanadžiu ir kitais ugniai atspariais elementais. Pavyzdžiui, aliuminis net kambario temperatūroje yra padengtas plona oksido plėvele, kuri neleidžia korozijai giliai prasiskverbti į metalą. Tai yra, nesudaroma skalė.