Жаропрочная сталь – особенности и применение

(098) 024-59-44

(050) 869-05-15

(056) 794-05-07

На сегодняшний день развитие большинства сфер промышленности и производства предполагает не только использование оборудования высокого качества, но и применение нового сырья или материалов с улучшенными технологическими характеристиками, по сравнению с предшественниками.

Металлургия и связанные с ней отрасли также не стали исключением. К примеру, в энергетике и газотурбинной промышленности уровень рабочих температур постоянно растет. Именно поэтому разработаны жаропрочные сплавы, которые без проблем смогут выдерживать температуры в 1100 °C и выше.

Бесперебойную работу деталей и механизмов в условиях высоких температур гарантирует использование в процессе производства жаропрочных и жаростойких сталей. 

К жаропрочным маркам нержавеющей стали относятся AISI 310 — 20Х23Н18 (ЭИ417), AISI 310S — 10Х23Н18 (ЭИ417), AISI 309 — 20Х20Н14C2 (ЭИ211), AISI 314 — 20Х25Н20С2 (ЭИ283). Данные сплавы способны сохранять все свои первоначальные характеристики и механические свойства на протяжении длительного периода эксплуатации при высоких температурах и в сложнонапряженном состоянии, выдерживая при этом влияние агрессивной внешней среды.

Некоторые детали и механизмы, например, камеры сгорания или лопатки газотурбинных двигателей в процессе производства проходят ряд технологических операций — штамповку, прессовку, гибку, обработку, шлифовку, литье и т.д. А значит материал, из которого производится данная продукция доложен обладать соответствующими технологическими характеристиками. В таких ситуациях без использования жаропрочных и жаростойких сталей просто не обойтись. Эти металлы обладают устойчивостью к газовой коррозии при температурах свыше 550С и без труда работают в слабонагруженном состоянии.

Базовыми компонентами всех жаропрочных сплавов являются железо и никель. Остальные легирующие элементы лишь придают дополнительные свойства и открывают новые возможности для применения изделий из жаропрочной нержавейки. Так наличие в сплаве хрома обеспечивает высокое сопротивление материала окислению. Процентное содержание хрома выше 14% существенно повышает жаростойкость стали, оптимальный показатель 15-23%. А вот повышенное количество в сплаве углерода, наоборот, понижает жаростойкие характеристики металла. К примеру, в стали 20Х23Н18 (AISI 310) содержание углерода ограничено до 0,2%.

Краткая характеристика жаропрочных сталей

20Х23Н18 (AISI 310) — жаростойкая сталь тугоплавкая аустенитная. Успешно применяется в машиностроении, выдерживает рабочие температуры до 1100°С и до 1000°С в восстанавливающей среде.
Основными эксплуатационно-технологическими свойствами 20Х23Н18 можно назвать следующие:
• выплавление в открытых дуговых печах;
• температура начала деформации 1180°C, конца — 900°C. После деформации сталь охлаждается на воздухе.
• оптимальные режимы термической обработки:
— нагрев до 1100 – 1150°C с последующим охлаждением на воздухе, в масле или воде;
— нагрев до 1160 – 1180°C, охлаждение в воде, старение на 800°С при выдержке до 5 часов
• Сварка 20Х23Н18 обычно производится электродами ЦТ-19.

AISI 310S — 10Х23Н18 (ЭИ417) — низкоуглеродистая модификация AISI 310. Применяется там, где есть вероятность коррозии деталей и механизмов под влиянием высокотемпературных газов и конденсата — в нагревательных элементах, при производстве конвейерных лент для транспортеров печей, в установках для термической обработки и при гидрогенизации, а также теплообменниках для печей; при изготовлении дверей, штифтов, кронштейнов, деталей установок для конверсии метана, газопроводов, камер сгорания.

AISI 309 — 20Х20Н14C2 (ЭИ211) – разновидность жаропрочной высоколегированной нержавеющей стали. Температура ковки материала составляет 1170 °С в начале процесса и 850 °С в конце. Заготовки охлаждаются на воздухе.
ООО «Оникспром» поставляет жаропрочные листы 20Х20Н14C2 для производства составных частей термических печей для производства печных конвейеров, изготовления ящиков для цементации и пр.

AISI 314 — 20Х25Н20С2 (ЭИ283). Жаропрочная нержавеющая сталь AISI 314 используется в производстве листовых деталей печных роликов, подвесок и опор в котлах, экранов печей для работы при температурах до 1100 °С. Поставляется в виде листов.
20Х25Н20С2 выплавляют в открытых электропечах. Температура начала ковки — 1170 °С, конца — 850 °С. Рекомендуемые режим термической обработки: закалка с 1100-1200 °С на воздухе или в воде.

Преимущества 20Х23Н18 (AISI 310)

Окалиностойкие металлы очень экономичны. Этот показатель определяется такими параметрами: экономное легирование; высокие технологические и эксплуатационные характеристики.

Жаропрочная сталь 20Х23Н18 (AISI 310) содержит в своем составе оптимальное соотношение легирующих элементов и отличается пластичностью, повышенной жаропрочностью технологичностью и отлично поддается свариванию. Помимо этого, сплаву 20Х23Н18 под силу длительный период времени работать в сложнонапряженном состоянии, выдерживать изменение различных нагрузок, а также выдерживать сопротивление усталости и коррозии даже при очень высоких температурах. Все эти показатели делают AISI 310 одним из наиболее востребованных жаропрочных сплавов и позволяют успешно применять в промышленности.

На сайте нашей компании вы можете приобрести со склада или под заказ жаростойкие трубы, жаропрочные листы и прочие изделия из нержавеющей стали марки 20Х23Н18, а также других марок.

Доставим прокат в пункт назначения в кратчайшие сроки. Звоните по телефонам, указанным на сайте, или задайте вопрос прямо сейчас через форму обратной связи.

Получать сообщения о поступлении нового товара

Связаться с нами

Днепр – (056) 794-05-07

Харьков – (057) 728-91-14

Запорожье – (061) 228-72-55

Киев – (044) 39-45-324

Одесса – (048) 738-85-58

Львов – (032) 229-53-00

• Все о нержавейке

• org/ListItem»>

  Жаропрочная сталь – особенности и применение

Характеристики жаропрочной нержавеющей стали (нержавейки) | Справочник

Наверх

Справочник

• Характеристики материалов (стали)

• Назначение изделий из нержавеющей стали

• Особенности выбора
  • Виды и обозначения поверхности стали

  • Отличия г/к и х/к стали

  • Жаропрочная нержавейка

  • Трубы э/с

  • Трубы б/ш

• 26 Сентября 2022
  Скидки на нержавеющий лист ! Лист 304Н 75 х 2500 х 7150 !!!

• 30 Августа 2022
  Скидки на шестигранник нержавеющий 304 и 321 !!!
  ООО «ТМ Пассат» предлагает приобрести Шестигранник нержавеющий в Санкт-Петербурге и МСК.области по специальной цене!

• 02 Сентября 2022
  Лист 201 2В 0.5 х 1000 х 2000 по цене 195 руб/ кг с НДС!!!

• 03 Июня 2022
  Поступление круга по 25Х2М1Ф, 20Х1М1Ф1ТР, 25Х1МФ !!!

• org/Breadcrumb»>Главная

/

• Справочник

/

• Особенности выбора

/

• Жаропрочная нержавейка

Современная промышленность предъявляет строгие требования к используемым на производстве материалам. Многие изготовленные из них детали и конструкции должны надежно работать в агрессивных средах при температуре более 500 °С. Химический состав и маркировка коррозионностойких жаростойких и жаропрочных сталей регламентируется ГОСТ 5632-72. В металлургии они разделяются на две крупные категории — никельсодержащие и безникелевые.

круг теплоустойчивый

Свойства жаропрочки

Жаропрочные стали отличаются:

• повышенной термостойкостью;
• высокой механической и коррозионной стойкостью;
• продолжительной износостойкостью;
• медленной ползучестью.

Полезные свойства материала обеспечены наличием и правильным соотношением легирующих элементом, основными из которых являются хром, никель и титан.

При помощи легирования стали различными металлами добиваются усиления ее термической стойкости, прочности и свариваемости. В зависимости от химического состава существует несколько подгрупп жаропрочной стали. Каждый вид жаропрочки имеет свои технические и потребительские характеристики. Важность данного направления подчеркивает постоянно растущий спрос на такой металлопрокат.

Область применения жаропрочной нержавейки

Основной областью применения жаропрочных нержавеющих сталей является машиностроение. В тоже время, они широко востребованы в строительстве, электроэнергетике, деревообрабатывающей, пищевой и химической промышленности. Жаропрочные стали используются для изготовления подшипников, выпускных клапанов, электродов, деталей турбин и компрессоров, печной аппаратуры, теплообменников, муфелей, камер сгорания, крепежа.

Жаропрочная нержавеющая сталь представлена широким выбором марок: 12Х18Н10Т (AISI 321), 14Х17Н2, 20Х13, 20Х23Н18 (AISI 310S), 30Х13 и 40Х13, 08Х13, 12Х13, 14Х17Н2.

Области применения материалов: теплостойкость — MetalTek

Согласно определению, термостойкие применения обычно применяются при температурах выше 1200°F/670°C и требуют использования материалов с повышенной стойкостью к окислению и другим газам, характерным для окружающей среды, и к ухудшению механических свойств. . Работоспособность в этих высокотемпературных средах определяется приемлемыми уровнями прочности на растяжение, прочности на разрыв и сопротивления ползучести, которые соответствуют требуемому сроку службы.

Как правило, свойства материала ухудшаются при повышении температуры. Особенно это заметно в углеродистой стали. За прошедшие годы металлургические компании разработали легированные стали, содержащие никель и хром, которые, среди прочего, значительно улучшили прочность и пластичность. Исторически наиболее часто используемыми материалами в этих областях являются сплавы, соответствующие литейным нержавеющим сталям ASTM A297 «серии H», хотя в последние годы предпочтение отдается многим запатентованным сплавам.

Основными группами жаропрочных сплавов являются аустенитные сплавы с высоким содержанием хрома и никеля, также известные как жаропрочные нержавеющие стали, сплавы на основе никеля, сплавы на основе кобальта и хрома на основе никеля и молибден-титановые сплавы.

В случае высоких требований к прочности при повышенной температуре, циклическом термическом воздействии или агрессивной углеродсодержащей атмосфере (а углерод является врагом в некоторых высокотемпературных применениях, таких как нефтехимические печи), обычно выбирают сплавы на основе никеля. Однако можно также использовать сплавы на основе кобальта. Основной компромисс обычно экономический. Сравнение высокой первоначальной стоимости со стоимостью жизненного цикла обычного жаропрочного сплава поможет определить наилучшую долгосрочную ценность.

В промышленности часто используются высокотемпературные материалы, требующие жаропрочных материалов. Эти приложения включают электростанции, пиропереработку минералов (например, цемента, извести и железной руды), сжигание отходов, нефтехимическую переработку, сталелитейные и цветные металлургические комбинаты, металлообработку, включая термообработку, и производство/формовку стекла.

Часто первым соображением при выборе сплава для высокотемпературного применения является его прочность при повышенных температурах. Тем не менее, прочность не является единственным ключевым фактором, поскольку многие высокотемпературные применения происходят в суровых коррозионных средах, таких как химические заводы. (По этой причине модуль коррозии в этой серии информационных бюллетеней может быть ценным ресурсом при оценке выбора материалов для работы при повышенных температурах. )  

Относительная прочность сплавов демонстрируется на краткосрочной основе с помощью обычных испытаний на растяжение при повышенных температурах. Для характеристик сплава в долгосрочной перспективе разработчик должен учитывать дополнительные свойства, включая сопротивление разрушению под напряжением, сопротивление ползучести и/или сопротивление термической усталости.

Компромиссы по сравнению с жаропрочными сплавами

При обсуждении применения жаропрочных отливок существует очевидный компромисс между стоимостью жизненного цикла более дорогих запатентованных сплавов и более традиционных сплавов, которые могут встречаться в полевых условиях. Может оказаться полезным классифицировать сплавы по пяти часто используемым категориям. Следующее введение дает некоторую перспективу и общую структуру, которую можно использовать для классификации сплавов, рассматриваемых для применения.

Прочность на разрыв

Как правило, при выборе сплава в первую очередь учитывается прочность на разрыв. Прочность на разрыв — это минимальное напряжение, которое может привести к отказу оборудования в течение расчетного срока службы. Например, в нефтехимии это 100 000 часов (11,4 года). Эти значения обычно экстраполируются из тестов меньшей продолжительности.

Ползучесть

Ползучесть – это деформация, определяемая в единицу времени, которая возникает под нагрузкой при повышенных температурах. Ползучесть возникает во многих областях применения жаростойких отливок при рабочих температурах. Со временем ползучесть может привести к чрезмерной деформации, что в дальнейшем может привести к разрушению при напряжениях значительно ниже тех, которые вызвали бы разрушение при испытании на растяжение при той же температуре.

Термическая усталость

Компоненты, которые будут подвергаться термоциклированию или термическому удару во время эксплуатации, требуют учета термической усталости. Усталость – это состояние, при котором переменные нагрузки приводят к отказу в более короткие сроки и при меньших напряжениях, чем можно было бы ожидать при постоянной нагрузке. Термическая усталость – это состояние, при котором напряжения в основном возникают из-за затрудненного расширения или сжатия. Они могут быть вызваны либо внешними ограничениями, либо температурными градиентами внутри компонента. Выбор сплавов для этого вида работ по-прежнему основывается главным образом на опыте и является одной из областей, в которых технический совет по металлургии будет полезен для пользователей.

Тепловое расширение

Другим важным фактором при выборе является тепловое расширение. Например, соседние части должны расширяться и сжиматься с одинаковой скоростью, иначе одна из них может треснуть. Инвар, например, испытывает очень низкое тепловое расширение и поэтому используется в штампах для высокоточного литья. Есть много других примеров подбора материалов друг к другу или к спецификациям приложения. Ваш консультант по металлургии также может помочь в этом.

Сварка

Не во всех приложениях требуется, чтобы компонент был сварным, но особое внимание следует уделить, когда приложение требует сварного узла. Например, некоторые сплавы никеля и кобальта очень трудно сваривать, поэтому первостепенное значение имеет компромисс между свойствами, которые могут обеспечить эти материалы, и способностью создавать конечный продукт.

Желательные характеристики жаропрочных сплавов

• Низкие затраты на материалы и обработку, совместимые с приемлемым сроком службы при высоких температурах.
• Низкое содержание кислорода, азота и водорода.
• Высокая пластичность, усталостная прочность и ударная вязкость при комнатной температуре.
• Высокая стойкость к окислению в применениях, требующих воздействия воздуха или пара при повышенных температурах.
• Небольшое снижение прочности при повышенной температуре.
• Высокая стойкость к продуктам сгорания или газообразным химическим продуктам при повышенных температурах.
• Высокая устойчивость к тепловому удару при нагреве или охлаждении.
• Высокая усталостная прочность при повышенных температурах.
• Высокая прочность на ползучести при динамической нагрузке при повышенных температурах.
• Высокий модуль упругости при температуре применения и/или низкое тепловое расширение.
• Достаточная свариваемость.
• Умеренно крупный размер зерна для повышения прочности на разрыв при напряжении.

Заключение

Применение при высоких температурах и средах могут различаться. Понимание нагрузок, с которыми будут сталкиваться компоненты, и балансировка этих нагрузок со свойствами материалов различных сплавов обеспечат рентабельную производительность.

Металлы и сплавы для высокотемпературных служб и применений

polski (польский)Nederlands (голландский)Italiano (итальянский)Français (французский)Español (испанский)EnglishDeutsch (немецкий)Čeština (чешский)

Свяжитесь с нами по телефону

Если ваш бизнес работает со сплавами в жарких условиях, выбор правильных сплавов для работы при высоких температурах может привести к путанице. В конце концов, когда дело доходит до работы при экстремальных температурах, не может быть такого понятия, как единообразие.

Выбор сплава зависит от функции, которую он будет выполнять. Вот разбивка некоторых из самых жаропрочных металлов и сплавов в мире, а также другие факторы, которые следует учитывать перед покупкой.

Что такое жаропрочный сплав?

Жаропрочные сплавы — это сплавы, которые хорошо работают при высоких температурах, что означает, что они обладают высоким сопротивлением ползучести и прочностью при высоких температурах. Уровень жаростойкости этих сплавов подтверждается двумя физическими свойствами: структурой сплава и прочностью межатомных связей в нем.

Жаропрочные сплавы классифицируются по их основе, которая может состоять из никеля, железа, титана, бериллия и других металлов.
Кроме того, жаропрочные сплавы также можно разделить на три категории в зависимости от условий их эксплуатации: сплавы, подвергающиеся небольшим тепловым нагрузкам (от секунд до минут), сплавы, подвергающиеся умеренным тепловым нагрузкам (часы или сотни часов), сплавы, подвергающиеся тепловым нагрузкам в течение длительных промежутков времени (тысячи часов).

Элементы и сплавы, выдерживающие высокие температуры

1. Титан

Титан — блестящий переходный металл серебристого цвета. способность выдерживать экстремальные температуры 600°C плюс. Он легко поддается сварке и обладает хорошей технологичностью и эффективностью во многих сложных промышленных применениях.

2. Вольфрам

Вольфрам — тугоплавкий металл серо-стального или серебристо-белого цвета. Вольфрам можно использовать в качестве основного металла для сплава или в качестве опорного элемента. Вольфрам обеспечивает высокие уровни твердости, высокую термостойкость и высокую температуру плавления. Вольфрам обычно используется в футеровках камеры сгорания, компонентах выхлопных газов турбин, обогревателях салонов самолетов, переходных воздуховодах и промышленных печах.

3. Нержавеющая сталь

Нержавеющая сталь представляет собой сплав на основе железа с содержанием хрома не менее 10,5%, а также других металлов, таких как молибден и никель. Сплавы из нержавеющей стали известны своей устойчивостью к коррозии и нагреву, что делает их идеальными для использования в аэрокосмической, автомобильной и строительной отраслях, а также для изготовления таких деталей, как сосуды под давлением, паровые турбины, котлы и трубопроводные системы.

4. Молибден

Молибден представляет собой тугоплавкий металлический элемент, который образует твердые, стабильные карбиды, улучшающие прокаливаемость, прочность, ударную вязкость и стойкость к износу и коррозии. Молибден часто используется в жаропрочных сплавах стали, чугуна и суперсплавов в военной и оборонной промышленности, в производстве полупроводников и в специализированных станках.

5. Никель

Никель представляет собой встречающийся в природе серебристо-белый блестящий металл с золотым оттенком. Он податлив, пластичен и обладает превосходной прочностью и коррозионной стойкостью. Никель часто используется в нержавеющей стали и других сплавах, чтобы сделать их прочнее. Никелевые сплавы используются в газовых турбинах, энергетике, аэрокосмической промышленности, специальной технике и электронике.

6. Тантал

Тантал — блестящий серебристый металл, мягкий в чистом виде. Он практически устойчив к коррозии благодаря оксидной пленке на его поверхности. Тантал особенно полезен в высокотемпературных применениях в авиационных двигателях, а также в электронных устройствах. тепла.

Поэтому очень важно, чтобы вы проверили технические данные, которые описывают свойства сплава, прежде чем решить, «наиболее ли он подходит» для конкретной рабочей среды.

Довольно часто рабочая температура является первым, а в некоторых случаях и единственным параметром, на который обращают внимание многие люди при выборе сплава. Это неправильно.

Жаропрочные сплавы НЕ следует выбирать только на основе максимальной рабочей температуры, необходимо учитывать множество других факторов. К ним относятся:

• Механические свойства сплава при определенной температуре.