Жаропрочная сталь

Технологические свойства и применение жаропрочных и жаростойких сталей.

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.

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.

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.

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.

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:

  1. Сталь выплавляется в открытых дуговых печах.
  2. Температура деформации – начало 1180, конец выше 900С, охлаждение после деформации на воздухе.
  3. 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.
  4. 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.

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.

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.

Вот краткое описание области применения жаропрочной стали 20Х23Н18 (AISI 310S): 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.

Комментарии