Rezistența la căldură și rezistența la căldură sunt caracteristici importante ale oțelurilor

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-17 10:39

Rezistența la căldură și rezistența la căldură sunt caracteristici foarte importante. Unele produse de inginerie mecanică funcționează în condiții foarte dificile la temperaturi ridicate. Oțelurile structurale convenționale, atunci când sunt încălzite, își schimbă brusc proprietățile mecanice și fizice, încep să se oxideze activ și să formeze scară, ceea ce este complet inacceptabil și creează o amenințare de defectare a întregului ansamblu și, posibil, un accident grav. Pentru a lucra la temperaturi ridicate, inginerii de materiale, cu ajutorul metalurgiștilor, au creat o serie de oțeluri și aliaje speciale. Acest articol oferă o scurtă descriere a acestora.

Oțeluri rezistente la căldură

Mulți oameni echivalează conceptul de rezistență la căldură cu un concept precum rezistența la căldură. Sub nicio formă nu trebuie făcut acest lucru. Rezistența la căldură este numită și fragilitate roșie. Și acest concept înseamnă capacitatea unui metal (sau aliaj) de a rețineproprietăți mecanice ridicate atunci când se lucrează la temperaturi ridicate. Adică, un astfel de metal, chiar și atunci când este încălzit la o strălucire roșie (este tipic pentru temperaturi de peste 550 ° C), nu se va strecura și nu va păstra suficientă rigiditate.

În termeni simpli, rezistența la căldură este capacitatea unui material de a menține performanța atunci când este încălzit la temperaturi ridicate. Oțelurile de structură obișnuite, chiar și cu încălzire ușoară, devin ductile, ceea ce exclude posibilitatea utilizării lor pentru fabricarea de produse care funcționează la temperaturi ridicate.

Diferitele grade de metale și aliaje au rezistență diferită la căldură. Acest indicator depinde de compoziția chimică a materialului. Testele de rezistență la căldură pot fi efectuate pe o perioadă lungă de timp. Dar cel mai adesea, probele încălzite într-un cuptor la o anumită temperatură sunt testate la tracțiune pentru o perioadă scurtă de timp.

Oțeluri rezistente la căldură

Rezistența la căldură, spre deosebire de rezistența la căldură, este capacitatea materialelor de a rezista la dezvoltarea proceselor de coroziune atunci când lucrează la temperaturi ridicate. Oțelurile obișnuite, dacă sunt supuse la căldură (cu excepția tratamentului termic în atmosferă protectoare sau în vid), încep să se oxideze. În plus, cu încălzirea prelungită, carbonul de pe suprafața produsului începe să se ardă. Ca urmare, suprafața este epuizată de carbon, ceea ce duce la o schimbare bruscă a proprietăților mecanice (în primul rând duritatea) de pe suprafață. Rezistența la uzură scade. Are o evoluție atât de negativăfenomen, ca un bătăuş. Acest grup de oțeluri poate funcționa la temperaturi de aproximativ 550 °C.

Pentru a crește rezistența la căldură a oțelului, topitura acestuia este aliată cu siliciu, aluminiu și crom. Uneori este suficient să creșteți rezistența la căldură a suprafeței piesei. În acest caz, se recurge la siliconizare sau aluminizare (saturarea stratului superficial cu atomi de siliciu sau, respectiv, de aluminiu) într-un mediu pulbere.

Materiale cu punct de topire ridicat

Când funcționează la temperaturi deosebit de ridicate, materialele considerate nu pot fi utilizate, deoarece la o temperatură în jurul valorii de 2000 ° C, începe să aibă loc topirea (se eliberează o fază lichidă). În aceste scopuri se folosesc metale refractare: wolfram, niobiu, vanadiu, zirconiu și așa mai departe. Aceste materiale sunt destul de scumpe, dar inginerii nu au găsit încă o alternativă demnă pentru ele.

Caracterizarea aliajelor pe bază de crom și nichel

Aliajele cu rezistență ridicată la căldură sunt la mare căutare în ingineria energetică (lamele turbinelor cu abur, părțile motoarelor de aeronave și așa mai departe). Mai mult, nevoia de astfel de materiale este în continuă creștere. Mai mult, producția impune oamenilor de știință să obțină materiale din ce în ce mai avansate care să își poată menține performanța la temperaturi foarte ridicate. Prin urmare, se lucrează în mod constant pentru a crește rezistența la căldură. Nichelul sau, mai degrabă, oțelul aliat cu acest element contribuie la aceasta.

Toate oțelurile rezistente la căldurăsunt aliate cu nichel (nu mai puțin de 65%). Chrome este o necesitate. Conținutul acestui element nu trebuie să fie mai mic de 14%. În caz contrar, suprafața metalică va fi intens oxidată.

Oțelurile sunt aliate suplimentar cu aluminiu, vanadiu și alte elemente refractare. Aluminiul, de exemplu, chiar și la temperatura camerei este acoperit cu o peliculă subțire de oxid, care împiedică coroziunea să pătrundă adânc în metal. Adică, nu se formează nicio scară.