Жаропрочные стали и сплавы справочник. Жаропрочная сталь
Развитие энергетики и газотурбинной техники характеризуется непрерывным повышение рабочих температур деталей и изделий. В энергетических и транспортных установках они достигли – до 1100С и выше. Такой подъем рабочей температуры стал возможен благодаря интенсивному развитию нового класса металлических материалов – жаропрочных и жаростойких сталей и сплавов. Эти материалы способны длительное время работать при высоких температурах в сложнонапряженном состоянии при одновременном воздействии агрессивной внешней среды и сохранять свои физико-механические свойства.
Обрабатываемость сопоставима с легированными цементными сталями. Использование со всеми мягкими материалами важно учитывать рост и худшее удаление чипсов. Использование: Высокое содержание хрома дает сталь хорошую устойчивость к воде, водяному пару, влажности и слабым кислотам и щелочам.
Использование очень разнообразно, например, для бытовой и кухонной техники, в индустрии гостеприимства, производства продуктов питания и напитков, мебельной промышленности, внутренней архитектуры, медицинских технологий и некоторых отраслей химической промышленности, санитарных, отопительных и кондиционирования воздуха и многих другие отрасли. Из-за высокого содержания серы снижается коррозионная стойкость и пластичность. Этот материал не подходит для холодного формования и не подходит для сварных соединений.
Сложность современных технологических решений обуславливает необходимость применения материалов с высокими технологическими свойствами.
Например, при изготовлении лопаток газотурбинных двигателей применяют такие операции как ковка или точная штамповка, механическая обработка прутков и готовых изделий, шлифовка, полировка, прецизионное литье. При изготовлении камер сгорания из листовых жаропрочных материалов широко применяют холодную штамповку, прессовку, гибку, точечную сварку, клепку. Весь этот спектр технологических свойств должен быть присущим используемому металлу.
Используется: для производства вращающихся деталей на автоматах, если нет повышенных требований к коррозионной стойкости. Таблица пересчета производимых сталей. Клиенты также могут добавлять отливки согласно другому стандарту. При высоких температурах сталь имеет низкую сопротивляемость ползучести по межграничным границам, чему способствует основная ферритовая матрица. При комнатной температуре сталь очень хрупкая и требует осторожности при обработке отливок и их транспортировке!
В исключительном случае очень трудно наплавить сталь в условиях: предварительный нагрев всего компонента до температуры 700-800 ° С; после сварки медленно охлаждают в печи; после охлаждения рекомендуется повторить отжиг. Части с механическим напряжением, такие как сопла горелки, решетки, каминные плиты, петлевые и блочные петли.
В соответствии с классификацией материалов по назначению жаростойкими (окалиностойкими) называют стали и сплавы, которые обладают стойкостью против газовой коррозии при температурах выше 550С и работают в слабонагруженном состоянии.
Рассмотрим одну из самых распространенных и используемых сталей – 20Х23Н18. Она относиться к жаростойким сталям. Изготовляется согласно ГОСТу 5632-72. Зарубежным аналогом является сталь AISI 310S.
Механические свойства и значения
Отливки поставляются в тигровом состоянии для уменьшения деформации. При высоких температурах сталь имеет низкую сопротивляемость ползучести по границам межзеренных зерен. При комнатной температуре крупнозернистая сталь очень хрупкая и требует осторожности при обработке отливок и при транспортировке!
Устойчивость к опале и химическим воздействиям
При высоких температурах сталь имеет низкую стойкость к ползучести на границах межкристаллитных зерен, а также непосредственно в зерне. При комнатной температуре сталь очень грубая, очень хрупкая и требует осторожности при обработке отливок и их транспортировке!
Жаропрочная сталь 20Х23Н18 - соновная сталь этого класса применяемая в отечественном машиностроении. Основой этой стали, как и всех жаростойких материалов используемых в высокотемпературных установках до 1350С, является железо и никель. Высокое сопротивление окислению стали связано в первую очередь с большим количеством хрома, также входящего в состав стали. Вообще, испытания жаростойких сталей показали, что содержание менее 14% Сr не оказывает существенного влияния на повышение жаростойкости. Критическая граница нижнего предела находиться где-то около 14%; выше этого хром существенно повышает жаростойкость. Особенно резко его влияние проявляется в интервале 15-23%. Однако повысить температурный предел работы никелевых и железных сплавов путем дальнейшего увеличение содержания хрома не удается. Дело в том, что с увеличением содержания хрома свыше 30% заметно снижается температура плавления железных и никелевых сплавов, но главное – сплавы становятся нетехнологичными в металлургическом производстве. Вообще вся теория легирования никелевых жаростойких сталей построена на изучении влияния других легирующих элементов на основу Cr-Ni.
Окисляющий воздух без диоксида серы = Уменьшение содержания серы. . Улучшенная термостойкость этой стали из-за достигнутую молибден изменяет его. Он подходит для решеток для котельных и мусоросжигательных установок. Это название для большой группы материалов, которые имеют по существу одинаковые свойства. Однако эта группа имеет ряд других подмножеств, которые варьируются в зависимости от процента отдельных примесей и других других свойств. В статье мы рассмотрим четыре основные категории стали.
Аустенитный ферритный мартенситный дуплекс. . В группах мы перечисляем наиболее часто используемые качества или, по крайней мере, указываем их основное использование. Аустенитная нержавеющая сталь чаще всего встречается во всей «родословной» из нержавеющей стали.
Присутствие в стали 20Х23Н18 углерода ограниченно 0,2% (по массе). Увеличение содержания углерода приводит к тому, что жаростойкость сплава Cr-Ni снижается, вследствие связывания хрома в карбиды и обеднения твердого раствора хромом.
Рассмотрим основные эксплуатационно-технологические свойства стали 20Х23Н18:
- Сталь выплавляется в открытых дуговых печах.
- Температура деформации – начало 1180, конец выше 900С, охлаждение после деформации на воздухе.
- Рекомендуемые режимы термической обработки:
а) нагрев 1100 – 1150С, охлаждение на воздухе, в масле или воде;
б) нагрев до 1160 – 1180С, охлаждение в воде, старение при 800С, выдержка 4-5 ч. - Сталь сваривается электродами ЦТ-19.
Поскольку жаростойкие сплавы на основе железа и никеля не претерпевают фазовых превращений, термическая обработка для них состоит в высокотемпературном нагреве для выращивания зерна определенного размера либо с целью снятия внутренних напряжений.
Этот тип стали нельзя отверждать теплом и обычно не является магнитным. Магнитные свойства края могут быть достигнуты путем охлаждения. Аустенитная сталь чрезвычайно коррозионно-стойкая, а ее легкая чистка делает ее пригодной для широкого круга применений в домашних хозяйствах и в местах, где требуется постоянная гигиена.
Для промышленных применений аустенитная сталь имеет очень хорошие формы и сварные швы и, кроме того, может использовать превосходные свойства в широком диапазоне рабочих температур. Промышленность: химическая, горнодобывающая, пищевая, фармацевтическая бытовая техника: столовые приборы, архитектура, раковины. Промышленность: металлургические или сжигающие печи. . Его можно найти особенно в экстремальных температурных условиях.
Одним из важных значений в развитии жаростойких сталей имеют вопросы экономики. Экономичность стали определяется тремя главными показателями: экономным легированием, технологичностью при переделе металла и выходом годной продукции, уровнем эксплуатационных характеристик. Жаропрочная сталь 20Х23Н18 (AISI 310S) отличается высокой технологичностью, имеет повышенную жаропрочность и пластичность, хорошо сваривается. В этой стали воплощены наиболее оптимальные соотношения легирующих элементов.
Промышленность: дополнительные горелки для самолетов, пароперегреватели. . Эта большая категория нержавеющей стали содержит не менее 12% хрома, почти не содержит углерода и практически не содержит никеля. Чем больше хром ферритная сталь, тем ниже ее прочность во время отжига. Важную роль также играют молибден и углерод.
Больше молибдена = высокая углеродистая пластичность = более низкая ползучесть. . Одним из главных преимуществ ферритных сталей является их долговременная устойчивость к коррозионной морской воде. По сравнению с аустенитной сталью он также намного лучше работает при коррозии под напряжением. Он также очень декоративный и очень пластичный.
Ввиду высоких технологических и экономических показателей данной стали она получила самое широкое применение в промышленности, поскольку может работать в условиях сложнонапряженного состояния, характеризующегося постоянным изменением величины и знака нагрузок, имеет высокое сопротивление усталости и коррозии при высоких температурах.
Как и при аустените, невозможно повысить его прочность или твердость при нагревании. Из-за структуры ферритной стали в термической обработке также создаются определенные ограничения толщины. Его основное использование будет найдено в очень агрессивных средах.
Эта категория стали является результатом быстрого охлаждения аустенитной стали. Он является магнитным и его сила может быть увеличена за счет тепла, обычно упрочнения или отпуска. Мартенситная сталь не содержит никеля и используется везде, где подчеркивается экстремальная прочность.
Вот краткое описание области применения жаропрочной стали : рабочие и направляющие лопатки, поковки и бандажи, работающие при температурах 650-700С, детали камер сгорания и другое печное оборудование, работающее при температурах 1000-1150С и т.д.
Плоский и сортовой прокат из стали 20Х23Н18 - основная складская позиция компании "АВЕРС-Спецсталь" отгружается моментально со склада в москве или с незначительной заделжкой, вызванной транспортировкой товара с региональных складов.
За счет прочности этот тип стали слегка ухудшает антикоррозионные и ковкие свойства, но на это может влиять во время производственного процесса. Основная проблема для производителей заключается в том, чтобы столкнуться с риском старения при обработке.
Две большие категории мартенситных сталей основаны на содержании углерода - низком содержании и высоком содержании. Высокая производительность не может быть сварена вообще, с низким содержанием только при определенных условиях. Помимо энергетической и химической промышленности, прочность и твердость мартенситной стали также применяются к ножам, хирургическим инструментам, насосам, паровым турбинам или шарикоподшипникам.
На нашем складе в Москве представлен широкий ассортимент продукции из жаропрочной стали различных марок. Высокое качество реализуемых изделий подтверждено сертификатами производителей и соответствует требованиям международных стандартов. К отечественным маркам жаропрочной нержавейки в нашем каталоге относятся: 08Х13, 08Х17, 08Х18Т1, 10Х23Н18, 12Х13, 12Х17, 14Х17Н2, 20Х23Н18, 20Х13, 30Х13 и 40Х13. Из зарубежных аналогов следует отметить стали AISI 310, AISI 310S и AISI 321.
В противном случае, также называемая аустенитно-ферритной дуплексной сталью, можно объединить соответствующие свойства обеих групп для использования в особых случаях. Содержит больше хрома, чем другие сорта нержавеющей стали и никеля до 8%. «Гибридные» свойства особенно зависят от добавления молибдена, иногда также из азота. Типичными примерами этих «компромиссов» являются.
Прочность - лучше, чем чистое ферритное, хуже, чем чисто аустенитная коррозионная стойкость при растяжении - лучше, чем чистый аустенит, хуже, чем чистый ферритный. Эта сталь не подходит для использования при рабочих температурах выше 700 градусов Цельсия, поскольку она может.
Типоразмеры и стоимость товара постоянно обновляются, поэтому обращайтесь к нашим менеджерам, чтобы быстро и правильно оформить свой заказ.
Определение и типы жаропрочки
Жаропрочная нержавеющая сталь – это сплав, который благодаря своим физико-химическим свойствам устойчив к действию агрессивных химических веществ и механическому износу при температурах свыше 500 °С. Такие высокие эксплуатационные свойства достигаются благодаря включению в состав материала большого количества легирующих элементов. Хром, никель, титан способствуют упрочнению кристаллической решетки металла и препятствуют активному распространению процессов окисления. Жаропрочка не подвергается пластической деформации при высоких температурах, не образует ржавчину и окалину.
Напротив, можно использовать до двух раз прочность на растяжение. Дуплексная сталь находит применение, в частности. На морском берегу или непосредственно на морских опреснительных установках на нефтехимических заводах в теплообменниках. Часто используемые качества включают.
Мы находим его в теплообменниках, газоочистителях и нефтеперерабатывающем оборудовании. Он используется в судостроении, в горнодобывающей промышленности или в энергетической и химической промышленности. Это наиболее широко используемая и используемая нержавеющая сталь на рынке с низким содержанием углерода и поэтому хорошо сваривается. Он обладает очень хорошей пластичностью. При формовании его можно усилить. Работоспособность не очень хорошая, но ее можно обрабатывать с помощью резко заостренных инструментов.
Разделение жаропрочной нержавейки на типы обусловлено различным содержанием легирующих элементов, отличием в способах легирования, конечным назначением стали. Выделяют 4 группы нержавеющих жаропрочных сплавов:
- аустенитные с содержанием хрома до 26%, никеля до 25%, молибдена до 6%;
- ферритные, в составе которых присутствуют не более 0,2% углерода и до 27% хрома;
- ферритно-аустенитные (смешанные, или дуплексные) стали с включением 18-28% хрома и до 8% никеля;
- мартенситные содержат хрома 10-13% и углерода не более 1%.
Марки жаропрочной нержавейки
К основным маркам жаропрочных нержавеющих сталей, выпускаемых отечественной и зарубежной металлургической промышленностью, относятся:
Сталь устойчива к воздействию воды, водяного пара, влажности воздуха, съедобных кислот и слабых органических и неорганических кислот. Он противостоит выветриванию за пределами прибрежных районов или за пределами окружающей среды, где наблюдается повышенная концентрация агрессивных химических веществ. Он используется в пищевой, химической, молочной, пивоваренной, винодельческой, фармацевтической и косметической промышленности. Его доля в архитектуре и дизайне также значительна в области строительства автомашин, предметов домашнего обихода и оборудования, медицинского оборудования и инструментов, включая хирургические инструменты, для производства предметов искусства и ювелирных изделий, для производства кухонных и бытовых кухонных приборов и оборудования, включая сквозняки оборудование.
- 20Х20Н14С2, известная также под наименованием ЭИ211 (импортный аналог AISI 309) – вид высоколегированного хромоникелевого сплава, содержащего хром и никель до 22% и 15% соответственно;
- 20Х23Н18 либо ЭИ417 (аналог западноевропейских и американских производителей AISI 310) – аустенитная тугоплавкая сталь, изделия из которой находят применение в восстанавливающей среде с температурой до 1000 °С и окисляющих условиях эксплуатации до 1100 °С;
- 10Х23Н18 или ЭИ417 (AISI 310S) – низкоуглеродистая модификация сплава AISI 310, необходимость использования которой обусловлено наличием коррозийной среды из-за влияния конденсатов и высокотемпературных газов;
- 20Х25Н20С2 либо ЭИ283 (аналог зарубежной стали под маркой AISI 314) – немагнитный, незакаливаемый, аустенитный сплав, устойчивый к сверхвысоким температурам.
Применение жаропрочных нержавеющих сталей
Использование жаропрочных сплавов той или иной марки обусловлено особенностями среды эксплуатации, нагрузками:
Он также имеет слегка повышенное содержание никеля. Материал хорошо сваривается, имеет хорошую форму и изгиб холодный и хорошо полируется. Это хуже обрабатывается, но его можно обрабатывать. Из-за более высокого содержания серы коррозионная стойкость немного снижается, а механические свойства слегка ухудшаются.
После сварки он устойчив к межкристаллитной коррозии без дополнительной термообработки даже в более прочных размерах. Сварка при сварке хороша при использовании всех методов сварки. Хорошая форма глубокой вытяжки, изгиб и изгиб. Этот материал особенно подходит для конструкций с толщиной материала более 6 мм, которые не могут быть подвергнуты термообработке после сварки. Он используется в фармацевтической, химической и энергетической отраслях. Он обладает высокой устойчивостью к концентрированным кислотам, как органическим, так и неорганическим, конечно, с более низкими концентрациями и средними температурами.
- 20Х20Н14С2 (AISI 309) – из стали этой марки производят детали и узлы термических печей, конвейеров, ящиков для цементации;
- 20Х23Н18 (AISI 310) используется для изготовления деталей конвейерных лент транспортеров печей, установок термической обработки, камер сжигания топлива (включая двигатели внутреннего сгорания), моторов, газовых турбин, дверей;
- 10Х23Н18 (AISI 310S) применяют в основном в механизмах, установках и агрегатах для транспортировки горячих газов – турбины, аппараты для конверсии метана, выхлопные системы, газопроводы высокого давления, нагревательные элементы;
- 20Х25Н20С2 (AISI 314) находит применение в области строительства печей – металлопродукция из нержавеющей жаропрочной стали этой марки используется для изготовления печных экранов, роликов, котельных подвесок.
Особенности сваривания
Современные методы сварки позволяют получать прочные сварные швы, устойчивые к образованию горячих трещин на деталях из жаропрочных нержавеющих сталей. Однако сплавы этого типа склонны к разупрочнению и разрушению холодного шва. Для устранения недостатка производится общий или локальный нагрев материала с целью минимизации разницы температур на периферии и в точках сварки для снижения напряжения. После сварки осуществляется отпуск готовых изделий на протяжении нескольких часов при температуре до 2000 °С. В результате отпуска удаляется основная часть растворенного в структуре водорода, а остаточный аустенит преобразуется в мартенсит.
Он имеет значительно повышенную устойчивость ко всем видам коррозии. Это качество имеет небольшую тенденцию к точечной коррозии, вызванной стрессом в растворах хлора. Он очень свариваемый и полируемый. Его преимущество заключается в том, что после сварки сталь сохраняет высокую устойчивость к межкристаллитной коррозии. Эта сталь часто используется в химической промышленности, в контактных системах с морской водой и в производстве аксессуаров и технологий для бассейнов.
Благодаря добавлению молибдена он обладает более высокой устойчивостью к кислотным растворам, предотвращает риск глубокой местной коррозии и имеет более высокую текучесть и прочность. В результате стабилизации титана после сварки более прочных материалов термообработка не требуется. Из-за присутствия титана эта сталь не может быть отполирована до высокого блеска. Работоспособность на достойном уровне. Они подвержены образованию межкристаллитной коррозии в области сварки, если сварной шов превышает 3 мм.
