Жаропрочные стали и сплавы

 

Жаропрочность – это сопротивление металла механическим нагрузкам при высоких температурах. При этом может наблюдаться явление ползучести, когда происходит процесс непрерывной деформации металла под действием постоянной нагрузки. Ползучесть происходит при температурах выше порога рекристализациии или при нагрузках выше, чем граница упругости.

Повышение сопротивления ползучести достигается легированием стали, при этом повышается энергия межатомной связи и тормозятся диффузионные процессы, а после термической обработки формируется гетерогенная структура, которая состоит из твердого раствора и дисперсных или интерметаллидных фаз, когерентных с основой.

Для работы при температурах до 350^оС применяются обычные углеродистые и легированные стали.

При температурном интервале эксплуатации 350...500^оС используют стали ферритного и перлитного класса 15ХМ, Х6М, 25Х1МФ и др.

К жаропрочным сталям, работающим при температурах 500...650^оС относятся стали аустенитного класса 10Х18Н9М, 09Х14Н16Б и др. Для достижения высокой прочности при эксплуатационных температурах производят закалку этих сталей 1050…1200^оС в воде, масле или на воздухе и старение при 600…850^оС. Температура старения не должна вызывать заметной коагуляции избыточных фаз.

Если рабочая температура деталей составляет 650…800^оС, то для их производства применяют дисперсионно-твердеющие сплавы на основе никеля - нимоники (ХН65ВМТЮ, ХН77ТЮ и др.). Термическая обработка нимоников, которая обеспечивает структурное состояние с максимальной жаропрочностью, заключается в закалке с охлаждением на воздухе и последующем отпуске (старении) при 700…750^оС длительностью 10…16 ч. При старении образуются интерметаллидные фазы типа Ni₃ (Ti, Al), когерентно связанные с основным раствором, а также карбиды и нитриды титана, увеличивающие жаропрочность.