Otpornost na toplinu i otpornost na toplinu važne su karakteristike čelika

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-17 10:29

Otpornost na toplinu i otpornost na toplinu vrlo su važne karakteristike. Neki proizvodi strojarstva rade u vrlo teškim uvjetima na povišenim temperaturama. Konvencionalni konstrukcijski čelici, kada se zagrijavaju, naglo mijenjaju svoja mehanička i fizička svojstva, počinju aktivno oksidirati i stvarati kamenac, što je potpuno neprihvatljivo i stvara opasnost od kvara cijelog sklopa, a moguće i ozbiljne nesreće. Za rad na povišenim temperaturama, inženjeri materijala su uz pomoć metalurga stvorili niz posebnih čelika i legura. Ovaj članak daje kratak opis njih.

Čelici otporni na toplinu

Mnogi ljudi poistovjećuju pojam otpornosti na toplinu s konceptom otpornosti na toplinu. To se ni pod kojim uvjetima ne smije činiti. Otpornost na toplinu također se naziva crvena lomljivost. A ovaj koncept znači sposobnost metala (ili legure) da zadrživisoka mehanička svojstva pri radu na povišenim temperaturama. Odnosno, takav metal, čak i kada se zagrije do crvenog sjaja (tipično je za temperature iznad 550 ° C), neće puzati i zadržati dovoljnu krutost.

Jednostavno rečeno, otpornost na toplinu je sposobnost materijala da održi performanse kada se zagrije na visoke temperature. Obični konstrukcijski čelici, čak i uz lagano zagrijavanje, postaju duktilni, što isključuje mogućnost njihove upotrebe za proizvodnju proizvoda koji rade na visokim temperaturama.

Različite vrste metala i legura imaju različitu otpornost na toplinu. Ovaj pokazatelj ovisi o kemijskom sastavu materijala. Ispitivanja otpornosti na toplinu mogu se provoditi tijekom dugog vremenskog razdoblja. Ali najčešće se uzorci zagrijani u pećnici na određenu temperaturu ispituju na vlačnost u kratkom vremenskom razdoblju.

Čelici otporni na toplinu

Otpornost na toplinu, za razliku od otpornosti na toplinu, je sposobnost materijala da se odupru razvoju procesa korozije pri radu na visokim temperaturama. Obični čelici, ako se podvrgnu toplini (osim toplinske obrade u zaštitnoj atmosferi ili u vakuumu), počinju oksidirati. Osim toga, s produljenim zagrijavanjem, ugljik na površini proizvoda počinje izgarati. Kao rezultat, površina je osiromašena ugljikom, što dovodi do nagle promjene mehaničkih svojstava (prvenstveno tvrdoće) na površini. Otpornost na habanje pada. Dobiva takav negativan razvojfenomen, poput nasilnika. Ova skupina čelika može raditi na temperaturama oko 550 °C.

Kako bi se povećala otpornost čelika na toplinu, njegova talina je legirana silicijem, aluminijem i kromom. Ponekad je dovoljno povećati toplinsku otpornost površine dijela. U tom se slučaju pribjegava silikonizaciji ili aluminiziranju (zasićenje površinskog sloja atomima silicija odnosno aluminija) u mediju u prahu.

materijali visoke točke taljenja

Prilikom rada na posebno visokim temperaturama, razmatrani materijali se ne mogu koristiti, jer na temperaturi od oko 2000 °C počinje taljenje (oslobađa se tekuća faza). U te se svrhe koriste vatrostalni metali: volfram, niobij, vanadij, cirkonij i tako dalje. Ovi materijali su prilično skupi, ali inženjeri još nisu pronašli dostojnu alternativu za njih.

Karakterizacija legura na bazi kroma i nikla

Legura s visokom otpornošću na toplinu vrlo su tražena u elektroenergetici (lopatice parnih turbina, dijelovi zrakoplovnih motora itd.). Štoviše, potreba za takvim materijalima stalno raste. Štoviše, proizvodnja zahtijeva od znanstvenika dobivanje sve naprednijih materijala koji mogu održati svoje performanse na vrlo visokim temperaturama. Stoga se stalno radi na povećanju otpornosti na toplinu. Nikal, odnosno legiranje čelika s ovim elementom, doprinosi tome.

Svi čelici otporni na toplinulegirani su niklom (ne manje od 65%). Chrome je obavezan. Sadržaj ovog elementa ne smije biti manji od 14%. Inače će metalna površina biti intenzivno oksidirana.

Čelici su dodatno legirani aluminijem, vanadijem i drugim vatrostalnim elementima. Aluminij je, na primjer, čak i na sobnoj temperaturi prekriven tankim oksidnim filmom, koji sprječava prodiranje korozije duboko u metal. Odnosno, skala se ne formira.