Kde se používají žáruvzdorné oceli?

V moderním světě se dostupnost materiálů se speciálními vlastnostmi stala kritickou. To je vysvětleno skutečností, že provoz zařízení pro různé účely nastává v podmínkách extrémního zatížení, vysokých teplot a vystavení agresivním látkám. Mnoho druhů a jakostí nerezových, žáruvzdorných a žáruvzdorných ocelí našlo široké uplatnění téměř ve všech oblastech průmyslu.

Klíčové vlastnosti

Při nákupu oceli musíte jasně pochopit, jaké vlastnosti se od ní v této konkrétní aplikaci vyžadují. Trh kovů nabízí možnosti, které uspokojí téměř jakoukoli potřebu. Chcete-li však učinit informovanou volbu, musíte se řídit vlastnostmi a technickými vlastnostmi materiálu. Žáruvzdorné a žáruvzdorné oceli a slitiny jsou ceněny pro celou řadu praktických vlastností:

• odolnost vůči extrémně vysokým teplotám;
• vysoká pevnost při zahřátí;
• minimální tečení;
• odolnost proti korozi;
• možnost jejich využití pro práci v agresivním prostředí.

Žáruvzdorná a žáruvzdorná ocel: rozdíl

Nezkušený kupující se může při interpretaci různých charakteristik dopustit chyb. V tomto případě mluvíme o tepelné odolnosti a tepelné odolnosti. Na rozdíl od všeobecného přesvědčení nejsou totéž.

Rozdíl v konceptech:

1. Žáruvzdorné oceli jsou slitiny železa s uhlíkem a přidáním různých přísad. Tyto materiály jsou schopny být bez destrukce a bez výrazné zbytkové deformace po určitou dobu ve složitě namáhaném stavu při vysokých teplotách (od 30 % bodu tání).
2. Žáruvzdorné oceli (odolné proti okují) odolávají oxidaci v nezatíženém nebo málo zatíženém stavu při vystavení vysokým teplotám (nad 550 0 C) v plynném prostředí. Oxidace v počátečním stádiu je přitom jev čistě chemický, později však složitý proces spojující spojení kyslíku a železa s difúzí atomů těchto látek přes vícefázovou oxidovanou vrstvu za vzniku vodního kamene. Vodní kámen je oxidační produkt, který se tvoří při vysokých teplotách na povrchu některých slitin při přímém vystavení kyslíku.

Typy a značky

1. Dlouhodobé zahřívání, odolávající dlouhodobému zatížení v podmínkách vysokých (ale ne kritických) teplot.
2. Krátkodobé zahřívání, odolné vůči krátkodobým rázům v ultra vysokých teplotách.

Vezměte prosím na vědomí, že existuje mnoho kombinací vlastností oceli:

• stupeň tepelné odolnosti a tepelné odolnosti;
• tečení a dlouhodobé úrovně pevnosti;
• pevnost za normálních podmínek;
• plasticita a elasticita;
• převažující typy zatížení, pro které jsou navrženy: zatížení při vysokých teplotách může být statické, dynamické střídavé, ohybové, tlakové, tahové torzní, zatížení o různých frekvencích a amplitudách, dynamické účinky vysokorychlostního proudění plynu atd.

Univerzální materiál vhodný pro použití ve všech oblastech průmyslu proto neexistuje. Z tohoto důvodu byly vytvořeny desítky jakostí oceli, z nichž každá je nejlepší volbou ve specifických provozních podmínkách se specifickými požadavky na soubor specifických vlastností. Pro zlepšení technických vlastností při výrobě oceli se do železa přidávají různé přísady (legující přísady). U žáruvzdorných a žáruvzdorných ocelí je to nejčastěji chrom, mangan, křemík, hliník, nikl, titan, molybden a mnoho dalších včetně prvků vzácných zemin. Je to množství, typ a procento přísad, stejně jako podmínky kalení, které určují jedinečné vlastnosti konkrétní třídy oceli.

Celá řada druhů žáruvzdorných ocelí odolných proti usazeninám je kombinována do několika hlavních typů:

• Перлитные: 15ХМ1МФ. Х10С2М, Х13Н7С2, 12Х1МФ
• Ферритные: 1Х12СЮ, 0Х17Т, Х23Н13, Х20Н14С2
• Мартенситные:. 15Х11МФ, 40Х9С2, 20Х12ВНМФ.
• Аустенитные: 09Х14Н16Б, Х25Н16Г7АР, Х12Н20Т3Р.

Existují také kombinované nebo duplexní typy:

• Martenziticko-feritické: Kh6SYu, 2Kh12VMBFR, 1Kh12VNMF.
• Аустенитно-ферритные: 03Х23Н6, 03Х22Н6М2, 08Х18Г8Н2Т.

přihláška

Žáruvzdorné oceli se používají především při výrobě málo zatížených konstrukcí provozovaných v podmínkách stálého vystavení vysokým teplotám a plynnému oxidačnímu prostředí.

Žáruvzdorné oceli se používají při výrobě a provozu zařízení a dílů, které musí vydržet provoz při značném různém zatížení při vysokých a ultravysokých teplotách bez deformace nebo ztráty fyzikálních vlastností.

Obecně je rozsah použití žáruvzdorných a žáruvzdorných ocelí obrovský. Můžeme bezpečně říci, že téměř každé odvětví moderního průmyslu potřebuje tyto materiály. Například:

Moderní hutní průmysl vyrábí širokou škálu žáruvzdorných ocelí. Různé značky takového materiálu jsou určeny pro použití v určitých podmínkách a jejich použití umožňuje řešení mnoha současných problémů.

Oceli zařazené do kategorie žáruvzdorné jsou vhodné pro výrobu částí konstrukcí a zařízení, jejichž provoz je spojen s častým nebo stálým zahříváním nebo působením agresivního prostředí.

Řekneme vám, do jakých typů ocelí patří žáruvzdorné oceli, jak jsou klasifikovány, kde se používají a díky jakým vlastnostem mají tak pozoruhodnou odolnost vůči teplu.

Jak se liší tepelná odolnost kovu od tepelné odolnosti?

Parametry oceli, jako je tepelná odolnost a tepelná odolnost, by se neměly zaměňovat.

Jednoduše řečeno, zvýšená tepelná odolnost je odolnost kovu vůči plynové korozi, která se často vyskytuje při silném zahřívání kovů. Žáruvzdorná ocel oxiduje méně intenzivně při zahřátí a vystavení horkému chemickému prostředí. Avšak přítomnost zvýšených antikorozních vlastností neznamená pro kov schopnost zachovat si svůj tvar nebo strukturální integritu během dlouhodobého vysokého zahřívání.

Žáruvzdorné oceli nebo slitiny kovů se přitom od žáruvzdorných ocelí liší právě zvýšenou schopností odolávat destrukci a deformaci vlivem vysokých teplot. Například tuzemská značka žáruvzdorné vysoce legované oceli 08Х17Т snese zahřátí až na 850 °C. Struktura kovu a jeho krystalová mřížka se nemění.

Je možné získat jeden nebo jiný druh oceli pomocí vhodných přísad. Aby se zvýšila tepelná odolnost oceli, je v jejím složení navíc použito určité procento křemíku, chrómu nebo hliníku, které pomáhají vytvářet krystalickou strukturu kovu s požadovanými parametry a snižují jeho oxidaci.

Pro zvýšení tepelné odolnosti se do složení vyráběných ocelí přidávají titan, niob, vanad, molybden a další složky. Procento železa a přísad ovlivňuje pevnostní ukazatele a také určuje maximální přípustnou teplotu tavení nebo deformace pro konkrétní typ žáruvzdorné oceli.

V souladu s tím se také liší rozsah použití různých jakostí oceli. Například tepelně odolné se používají k výrobě nezatížených konstrukcí nebo výrobků, jejichž použití je spojeno s neustálým nebo častým přehříváním, ale nezahrnuje významné mechanické zatížení. Jedná se o spalovací komory pro kamna nebo krby, ocelové komíny, kotle atp.

Charakteristické vlastnosti žáruvzdorných ocelí

Hlavní charakteristickou vlastností žáruvzdorné oceli je její schopnost odolat provozu při dlouhodobém zahřívání bez deformace nebo ztráty strukturální integrity. Proces postupné změny tvaru kovového výrobku nebo destrukce kovu při zahřívání a vystavení mechanickému zatížení odborníci v oboru metalurgie nazývají tečení.

Tento negativní efekt je často pozorován u výrobků vyrobených z běžných jakostí oceli vystavených agresivním provozním podmínkám. Například často po silném požáru můžete vidět zdeformované a zkroucené kovové konstrukce, které ztratily svůj původní tvar. Aby se zabránilo tečení kovu, byly vytvořeny žáruvzdorné oceli, jejichž vlastnosti umožňují tento efekt neutralizovat.

Hlavní skupiny a odrůdy žáruvzdorných ocelí

Průmysl vyrábí různé druhy žáruvzdorných ocelí. Všechny jsou obvykle kombinovány do skupin podle řady charakteristik:

• objem v procentech a seznam přísad;
• procento uhlíku;
• způsob zpracování;
• oblasti použití.

Podívejme se na hlavní skupiny a poznamenejme, která žáruvzdorná ocel je nejvhodnější pro výrobu výrobků.

austenitické

Slitiny na bázi železa. Vyznačují se vysokým procentem niklu (od 9 do 12 %) a chrómu (od 13 do 19 %). Použití niklu jako legující přísady umožňuje dosáhnout požadované změny krystalické struktury oceli (austenitu), čímž se zvyšuje tuhost a pevnost kovu. A přidání chrómu zlepšuje tepelně odolné vlastnosti a zabraňuje vzniku vodního kamene na povrchu i při dlouhodobém vystavení vysokým teplotám.

Austenitické oceli mají vysokou odolnost proti korozi, za kterou vděčí přítomnosti složek, jako je titan a niob. Jsou to obtížně zpracovatelné materiály a jsou žádané pro výrobu různých typů armatur, ventilů pro letecký průmysl, konstrukcí turbín a dalších typů výrobků s vysokými požadavky.

feritický

Charakteristickým rozdílem mezi slitinami s feritickou jemnozrnnou strukturou je procento chrómu, které se pohybuje od 25 do 33 %. Požadované kovové struktury je dosaženo použitím tepelného zpracování. Části a součásti mechanismů vyrobené z takových materiálů lze provozovat při vysokých teplotách: až 1100 stupňů.

Takové slitiny se používají ve strojírenství, často se z nich vyrábí výrobky, které budou kromě zahřívání vystaveny oxidačnímu agresivnímu prostředí – jsou to různé výměníky tepla, potrubí, části pyrolýzních zařízení.

Austeniticko-feritické

Do této skupiny patří slitiny kovů, jejichž struktura obsahuje feritové a austenitové fáze. Takové materiály se vyznačují zvýšenou tepelnou odolností. Je opatřena stabilní krystalovou strukturou a umožňuje použití výrobků z takové oceli při vysokých teplotách: až 1150 stupňů.

Perlit

Skupina je zařazena do velké kategorie nízkolegovaných ocelí a výrobky vyrobené z těchto materiálů jsou určeny pro provoz při nízkých teplotách, asi 450–550 stupňů. Při výrobě takových materiálů se jako hlavní přísady používají chrom a molybden a bod tání žáruvzdorné oceli je pro ně nižší než u výše uvedených – perlit se roztaví při zahřátí na 1100–1200 stupňů.

Legování chromem zvyšuje schopnost materiálu odolávat oxidačním procesům a přidání molybdenu zvyšuje pevnost. V některých případech se při výrobě žáruvzdorné oceli perlitické skupiny do kompozice přidává vanad, což zvyšuje teplotu použití takových materiálů na 550–600 stupňů a činí je pevnějšími.

Perlitické oceli se používají k výrobě válců, ozubených kol, křížových pouzder, vysokotlakých rozdělovačů a trubek přehřáté páry.

Martenzitické

Skupina žáruvzdorných ocelí se vyrábí metodou prodlouženého žíhání a následného prodlouženého chlazení. Tímto efektem se transformuje krystalická struktura kovu, což zvyšuje jeho tvrdost, ale činí kov křehkým.

Pro omezení tohoto negativního vlivu se často používá metoda dvojitého kalení, která probíhá ve dvou po sobě jdoucích fázích za různých teplotních podmínek. V první fázi se materiál zahřeje na 1200 stupňů, aby se normalizoval. Po ochlazení se proces opakuje, ale s ohřevem na 1000 °C. V tomto případě je dosaženo optimální tepelné odolnosti a je zachována tažnost původní kovové suroviny.

Takové oceli jsou odolné nejen vůči zvýšeným teplotám, ale také vůči vlhkosti, alkalickým a kyselým roztokům. Různé jakosti oceli z této skupiny se používají k výrobě potrubí, parních turbín, ventilů pro dieselové motory nebo letecké motory.

Martenziticko-feritické

V chemickém složení ocelí z této skupiny nepřesahuje obsah chromu 14 %. Jako legovací složky lze použít molybden nebo vanad.

Výsledkem jsou žáruvzdorné oceli, jejichž použití je žádané při výrobě produktů pro provoz za podmínek dlouhodobého zatížení a ohřevu nepřesahujícího 580 stupňů. Jedná se o instalace pro kotelny nebo potrubí, spojovací materiál nebo oběžná kola pro turbíny.

Kde se používají oceli se zvýšenou tepelnou odolností?

Mnoho předmětů každodenní potřeby je vyrobeno ze žáruvzdorné oceli, což zajišťuje jejich spolehlivost a dlouhou životnost. Zdroj unsplash.com

Rozsah použití žáruvzdorných ocelí, jejichž složení se může značně lišit, je široký. Lze je použít při výrobě strojních součástí a součástí mechanismů, které pracují za zvýšených teplot a při zahřívání by neměly měnit své kvality a parametry.

Tyto materiály se například aktivně používají ve strojírenství k vytváření krytů a částí motorů nebo pohonných jednotek:

• rotory a oběžná kola turbín;
• plynová zařízení a jednotky;
• části kompresorových jednotek;
• tělesa, válce a písty spalovacích motorů;
• komponenty pro výfukové systémy.

Kromě toho jsou žáruvzdorné oceli široce používány v průmyslové výrobě různých topných zařízení – topných kotlů, spalovacích komor pro kamna nebo krby, různých potrubí a konstrukcí výměny tepla.

Vyrábí také polotovary ze žáruvzdorných ocelí pro mnohá odvětví – ocelový drát, tyče, válcované plechy se zvýšenou odolností vůči vysokým teplotám, ale i různé druhy žáruvzdorných trubek.

Je třeba si uvědomit, že vzhledem ke složitému výrobnímu procesu žáruvzdorných ocelí mají materiály z nich vyrobené vyšší cenu oproti klasickým.