Жаростійкість і жароміцність - це важливі характеристики сталей

Жаростійкість і жароміцність є дуже важливими характеристиками. Деякі вироби машинобудування працюють в дуже складних умовах при підвищених температурах. Звичайні конструкційні сталі при нагріванні стрибкоподібно змінюють свої механічні і фізичні властивості, починають активно окислюватися і утворювати окалину, що абсолютно неприйнятно і створює загрозу виходу з ладу всього сайту, а можливо, і серйозної аварії. Для роботи при підвищених температурах інженери-матеріалознавців за допомогою металургів створили ряд спеціальних сталей і сплавів. У даній статті дається їх коротка характеристика.

Жароміцні сталі

Багато людей ототожнюють поняття жаростійкості з таким поняттям, як жароміцність. Цього робити ні в якому разі не можна. Жароміцність ще називають красноломкостью. І під цим поняттям розуміють здатність металу (або сплаву) зберігати високі механічні властивості при роботі в умовах підвищених температур. Тобто такий метал, навіть будучи нагрітим до червоного світіння (воно характерне для температур вище 550 °С), не поповзе і збереже достатню жорсткість.


Говорячи простою мовою, жароміцність – це здатність матеріалу зберігати працездатність при нагріванні до високих температур. Звичайні конструкційні стали навіть при незначному нагріванні стають пластичними, що виключає можливість їх застосування для виготовлення виробів, що працюють при високих температурах. Різні марки металів і сплавів володіють різною жароміцністю. Цей показник залежить від хімічного складу матеріалу. Випробування на міцність і жароміцність можуть проводитися протягом тривалого часу. Але найчастіше зразки, нагріті в печі до певної температури, відчувають на розтяг протягом короткого відрізка часу.

Жаростійкі сталі

Жаростійкість, на відміну від жароміцності, – це здатність матеріалів протистояти розвитку корозійних процесів при роботі в умовах високих температур. Звичайні стали, якщо їх піддати нагріву (за винятком термічної обробки в захисній атмосфері або вакуумі), починають окислюватися. Крім того, при тривалому нагріванні вуглець на поверхні виробу починає вигоряти. В результаті поверхня збіднюється вуглецем, що призводить до різкої зміни механічних властивостей (перш за все, твердості) на поверхні. Зносостійкість падає. Отримує розвиток таке негативне явище, як задираки. Дана група сталей може працювати при температурах близько 550 °С.


З метою збільшити жаростійкість сталі, її розплав легують кремнієм, алюмінієм і хромом. Іноді достатньо підвищити жаростійкість поверхні деталі. У такому разі вдаються до силицированию або алитированию (насичення поверхневого шару відповідно атомами кремнію або алюмінію) в порошковій середовищі.

Матеріали з високою температурою плавлення

При експлуатації в умовах особливо високих температур розглянуті матеріали не можуть використовуватися, так як при температурі в районі 2000 °С починає протікати розплавлення (виділяється рідка фаза). Для цих цілей використовують тугоплавкі метали: вольфрам, ніобій, ванадій, цирконій і так далі. Ці матеріали досить дорогі, але інженери ще не знайшли для них гідної альтернативи.

Характеристика сплавів на основі хрому і нікелю

Сплави, що володіють великою жароміцністю, дуже затребувані в енергетичному машинобудуванні (лопатки парових турбін, частини двигунів літальних апаратів і так далі). Причому потреба в таких матеріалах постійно зростає. Більш того, виробництво вимагає від вчених отримання все більш і більш досконалих матеріалів, здатних зберігати свою працездатність при дуже високих температурах. Тому постійно ведуться роботи по збільшенню показників жароміцності. Нікель, точніше легування цим елементом стали, сприяє цьому. Всі жаростійкі сталі легируются нікелем (не менше 65 %). В обов'язковому порядку є і хром. Вміст цього елемента не повинна бути менше 14 %. В іншому випадку поверхня металу буде інтенсивно окислюватися. Сталі, додатково легируются алюмінієм, ванадієм і іншими тугоплавкими елементами. Алюміній, наприклад, навіть при кімнатній температурі покривається тонкою окисною плівкою, яка перешкоджає проникненню корозії вглиб металу. Тобто не утворюється окалина.