Жароміцна жаростійка жаровитривала нержавіюча сталь

Жаростійка нержавіюча сталь - це спеціальний нержавіючий сплав, стійкий до корозійного руйнування поверхні в газових середовищах при температурах понад 550 °C, що працює в ненавантаженому або слабо навантаженому стані. Таку сталь часто називають окалиностійкою (окалиностійка нержавіюча сталь).

Жаростійка сталь характеризується в першу чергу значним опором окисленню при високих температурах. Така сталь легована хімічними елементами, які змінюють склад і будову окалини. Внаслідок цього і підвищується рівень жаростійкості. Результатом додавання в нержавіючу сталь необхідної кількості хрому (Cr) або кремнію (Si), що володіють більшою спорідненістю з киснем (O), ніж залізо (Fe), в процесі окислення на поверхні утворюються щільні оксиди на основі хрому або кремнію. Новоутворена тонка захисна плівка з цих оксидів значно ускладнює процес подальшого окислення. Для забезпечення жаростійкості до температури 1100 °C, сталь повинна містити більше 28% хрому. Але найкращі результати жаростійкості досягаються при одночасному легуванні сталі і хромом і кремнієм.

Жароміцна нержавіюча сталь - це тип / вид сталі, придатний для використання в умовах високих температур та в умовах високонавантаженого стану протягом тривалого часу без помітної деформації та руйнування. Основними характеристиками жароміцної сталі є повзучість і міцність. Тривала міцність, у свою чергу - це умовна напруга, під дією якої сталь при температурі руйнується через заданий тривалий проміжок часу.

Рівні термостійкості марок нержавіючої сталі відрізняються залежно від типу марки, що використовується. Загалом феритні та мартенситні марки мають нижчу термостійкість, ніж аустенітні. Це означає, що вони краще підходять для застосування при низьких температурах, наприклад для зварювання або паяння. Аустенітні сорти, як правило, мають вищі рівні термостійкості і можуть використовуватися там, де температура може перевищувати 427 °C.

Вибираючи метал для застосування в конкретних робочих умовах, часто необхідно знати, чи буде сплав піддаватися температурі протягом кількох секунд, кількох хвилин або години чи більше. Короткочасна періодична експозиція, яка переривається видаленням із печі для охолодження, називається періодичною експозицією, тоді як тривале занурення в піч називається безперервною експозицією.
Річ у тім, що металевий сплав може мати різні допуски до впливу високих температур залежно від того, яким буде вплив: безперервним чи періодичним. Ось кілька прикладів безперервних і періодичних обмежень температури нержавіючої сталі:
AISI 304
Безперервний: 925 °C;
Періодичний: 870 °C;
AISI 309
Безперервний: 1095 °C;
Періодичний: 980 °C;
AISI 310
Безперервний: 1150 °C;
Періодичний: 1025 °C;
AISI 316
Безперервний: 925 °C;
Періодичний: 870 °C;
AISI 410
Безперервний: 705 °C;
Періодичний: 815 °C;
AISI 420
Безперервний: 620 °C;
Періодичний: 735 °C;
AISI 430
Безперервний: 815 °C;
Періодичний: 870 °C;
Можливо, ви помітили дивну та потенційно суперечливу тенденцію щодо сплавів нержавіючої сталі серії 300, перелічених тут. Зокрема, їх рекомендована максимальна температура безперервного використання вища, ніж обмеження температури для періодичного використання. Природно припустити, що вплив на метал високих температур протягом коротшого часу спричинить менше навантаження на нього, ніж тривалий вплив.

Періодичність дії температури на метал створює стресовий фактор, відмінний від постійного температурного фактору. Таке явище відоме як «термічний цикл». Коли шматок металу швидко перемикається між екстремальними температурами, може статися кілька речей.
Коли метал нагрівається, він може розширюватися, а потім стискатися, коли охолоджується. Крім того, сталеві сплави в умовах, подібних до печі, можуть утворювати накип на своїй поверхні - свого роду лускоподібну речовину, утворену із заліза та оксиду заліза. Ця речовина замінює зовнішній шар металу.
При неодноразовому зміні високих і низьких температур накип може почати тріскатися і розколюватися, послаблюючи форму металу. Це може статися через різницю в коефіцієнті розширення між серцевиною металу з нержавіючої сталі та його поверхнею окалини. Говорячи простою мовою, внутрішня частина металу розширюється або стискається з однією швидкістю, а окалина на поверхні - з іншою. Ця різниця призводить до того, що метал починає розпадатися, шар за шаром, поки він нарешті повністю не вийде з ладу.

Вибір найкращого нержавіючого сплаву для ваших конкретних завдань залежатиме не лише від того, яку температуру сплав може витримати для періодичного та / або постійного використання, а й від вартості цього сплаву та його продуктивності.
В інших випадках вам може знадобитися враховувати хімічну стійкість металу на додаток до його робочої температури. Це зможе зберігати ваші конструкції та деталі під час одночасного впливу кількох процесів (температурного і хімічного впливу).