Tepelná odolnosť a tepelná odolnosť sú dôležité charakteristiky ocelí

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 10:39

Tepelná odolnosť a tepelná odolnosť sú veľmi dôležité vlastnosti. Niektoré strojárske výrobky pracujú vo veľmi ťažkých podmienkach pri zvýšených teplotách. Bežné konštrukčné ocele pri zahriatí náhle zmenia svoje mechanické a fyzikálne vlastnosti, začnú aktívne oxidovať a vytvárať vodný kameň, čo je úplne neprípustné a vytvára hrozbu zlyhania celej zostavy a možno aj vážnu nehodu. Na prácu pri zvýšených teplotách vytvorili materiáloví inžinieri s pomocou metalurgov množstvo špeciálnych ocelí a zliatin. Tento článok poskytuje ich krátky popis.

Žiaruvzdorné ocele

Mnoho ľudí spája pojem tepelnej odolnosti s pojmom tepelná odolnosť. Za žiadnych okolností by sa to nemalo robiť. Tepelná odolnosť sa nazýva aj červená krehkosť. A tento pojem znamená schopnosť kovu (alebo zliatiny) udržať savysoké mechanické vlastnosti pri práci pri zvýšených teplotách. To znamená, že takýto kov, aj keď je zahriaty na červenú žiaru (je to typické pre teploty nad 550 ° C), nebude tečiť a zachová si dostatočnú tuhosť.

Jednoducho povedané, tepelná odolnosť je schopnosť materiálu zachovať si výkon pri zahriatí na vysoké teploty. Bežné konštrukčné ocele sa aj pri miernom zahriatí stávajú tvárnymi, čo vylučuje možnosť ich použitia na výrobu produktov pracujúcich pri vysokých teplotách.

Rôzne druhy kovov a zliatin majú rôznu tepelnú odolnosť. Tento indikátor závisí od chemického zloženia materiálu. Testy tepelnej odolnosti sa môžu vykonávať počas dlhého časového obdobia. Najčastejšie sa však vzorky zahriate v peci na určitú teplotu testujú ťahom počas krátkej doby.

Žiaruvzdorné ocele

Tepelná odolnosť, na rozdiel od tepelnej odolnosti, je schopnosť materiálov odolávať rozvoju koróznych procesov pri práci pri vysokých teplotách. Bežné ocele, ak sú vystavené teplu (s výnimkou tepelného spracovania v ochrannej atmosfére alebo vo vákuu), začnú oxidovať. Navyše, pri dlhšom zahrievaní sa uhlík na povrchu produktu začína vyhorieť. Výsledkom je, že povrch je ochudobnený o uhlík, čo vedie k prudkej zmene mechanických vlastností (predovšetkým tvrdosti) na povrchu. Odolnosť proti opotrebovaniu klesá. Dostane taký negatívny vývojfenomén, ako tyran. Táto skupina ocelí môže pracovať pri teplotách okolo 550 °C.

Na zvýšenie tepelnej odolnosti ocele je jej tavenina legovaná kremíkom, hliníkom a chrómom. Niekedy stačí zvýšiť tepelnú odolnosť povrchu dielu. V tomto prípade sa ku silikonizácii alebo aluminizácii (nasýtenie povrchovej vrstvy atómami kremíka, resp. hliníka) pristupuje v práškovom médiu.

Materiály s vysokou teplotou topenia

Pri prevádzke pri obzvlášť vysokých teplotách nemožno uvažované materiály použiť, pretože pri teplote v oblasti 2000 ° C sa začína taviť (uvoľňuje sa kvapalná fáza). Na tieto účely sa používajú žiaruvzdorné kovy: volfrám, niób, vanád, zirkónium atď. Tieto materiály sú dosť drahé, ale inžinieri pre ne ešte nenašli vhodnú alternatívu.

Charakteristika zliatin na báze chrómu a niklu

Zliatiny s vysokou tepelnou odolnosťou sú v energetike veľmi žiadané (lopatky parných turbín, časti leteckých motorov a pod.). Navyše potreba takýchto materiálov neustále rastie. Okrem toho výroba vyžaduje od vedcov, aby získavali stále pokročilejšie materiály, ktoré si dokážu zachovať svoj výkon aj pri veľmi vysokých teplotách. Preto sa neustále pracuje na zvýšení tepelnej odolnosti. Prispieva k tomu nikel, alebo skôr legovaná oceľ s týmto prvkom.

Všetky žiaruvzdorné ocelesú legované niklom (nie menej ako 65%). Chrome je nutnosťou. Obsah tohto prvku by nemal byť nižší ako 14%. V opačnom prípade bude kovový povrch intenzívne oxidovaný.

Ocele sú dodatočne legované hliníkom, vanádom a inými žiaruvzdornými prvkami. Napríklad hliník je aj pri izbovej teplote pokrytý tenkým oxidovým filmom, ktorý zabraňuje prenikaniu korózie hlboko do kovu. To znamená, že sa nevytvorí žiadna mierka.