Hőállóság és hőállóság az acélok fontos jellemzői

2024 Szerző: Howard Calhoun | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-17 10:30

A hőállóság és a hőállóság nagyon fontos jellemzők. Egyes gépészeti termékek nagyon nehéz körülmények között, magas hőmérsékleten működnek. A hagyományos szerkezeti acélok hevítéskor hirtelen megváltoztatják mechanikai és fizikai tulajdonságaikat, aktívan oxidálódni kezdenek és vízkőképződni kezdenek, ami teljesen elfogadhatatlan, és az egész szerelvény meghibásodásának, esetleg súlyos balesetnek a veszélyét okozza. Az anyagmérnökök a magas hőmérsékleten végzett munkához kohászok segítségével számos speciális acélt és ötvözetet készítettek. Ez a cikk rövid leírást ad ezekről.

Hőálló acélok

Sokan a hőállóság fogalmát egy olyan fogalommal azonosítják, mint a hőállóság. Ezt semmi esetre sem szabad megtenni. A hőállóságot vörös ridegségnek is nevezik. Ez a fogalom pedig egy fém (vagy ötvözet) megtartó képességét jelentimagas mechanikai tulajdonságok magas hőmérsékleten végzett munka során. Vagyis egy ilyen fém még vörös izzásra melegítve sem (550 °C feletti hőmérsékletre jellemző), nem kúszik, és megőrzi kellő merevségét.

Egyszerűsítve a hőállóság az anyag azon képessége, hogy megőrizze teljesítményét magas hőmérsékletre hevítve. A közönséges szerkezeti acélok még enyhe melegítés mellett is képlékenyekké válnak, ami kizárja annak lehetőségét, hogy magas hőmérsékleten üzemelő termékek gyártására használják fel őket.

A különböző minőségű fémek és ötvözetek eltérő hőállósággal rendelkeznek. Ez a mutató az anyag kémiai összetételétől függ. A hőállósági vizsgálatokat hosszú időn keresztül lehet elvégezni. De leggyakrabban a kemencében egy bizonyos hőmérsékletre felmelegített mintákat rövid ideig szakítóvizsgálatnak vetik alá.

Hőálló acélok

A hőállóság, ellentétben a hőállósággal, az anyagok azon képessége, hogy ellenálljanak a korróziós folyamatoknak a magas hőmérsékleten végzett munka során. A közönséges acélok, ha hőhatásnak vannak kitéve (kivéve a védőatmoszférában vagy vákuumban végzett hőkezelést), oxidálódni kezdenek. Ezenkívül hosszan tartó melegítéssel a termék felületén lévő szén elkezd kiégni. Ennek eredményeként a felület karbonszegény, ami a felület mechanikai tulajdonságaiban (elsősorban keménységében) éles változáshoz vezet. A kopásállóság csökken. Ilyen negatív fejleményt kapjelenség, mint egy zaklató. Ez az acélcsoport 550 °C körüli hőmérsékleten is működhet.

Az acél hőállóságának növelése érdekében olvadékát szilíciummal, alumíniummal és krómmal ötvözik. Néha elegendő az alkatrész felületének hőállóságát növelni. Ebben az esetben a szilikonozást vagy az alumíniumozást (a felületi réteg szilícium- vagy alumíniumatomokkal való telítését) por közegben alkalmazzuk.

Magas olvadáspontú anyagok

Különösen magas hőmérsékleten történő működés esetén a szóban forgó anyagok nem használhatók, mivel 2000 ° C körüli hőmérsékleten olvadás kezdődik (folyékony fázis szabadul fel). Erre a célra tűzálló fémeket használnak: wolfram, nióbium, vanádium, cirkónium stb. Ezek az anyagok meglehetősen drágák, de a mérnökök még nem találtak megfelelő alternatívát számukra.

A króm és nikkel alapú ötvözetek jellemzése

A nagy hőállóságú ötvözetek nagy keresletet mutatnak az energetikában (gőzturbinák lapátjai, repülőgép-hajtóművek részei stb.). Ráadásul az ilyen anyagok iránti igény folyamatosan növekszik. Ezenkívül a gyártáshoz egyre fejlettebb anyagok beszerzésére van szükség a tudósoktól, amelyek meg tudják tartani teljesítményüket nagyon magas hőmérsékleten is. Ezért folyamatosan dolgoznak a hőállóság növelésén. Ehhez hozzájárul a nikkel, vagy inkább az acél ötvözése ezzel az elemmel.

Minden hőálló acélnikkellel ötvözik (legalább 65%). A Chrome kötelező. Ennek az elemnek a tartalma nem lehet kevesebb 14%-nál. Ellenkező esetben a fémfelület intenzíven oxidálódik.

Az acélokat ezenkívül alumíniummal, vanádiummal és más tűzálló elemekkel ötvözik. Például az alumíniumot még szobahőmérsékleten is vékony oxidfilm borítja, amely megakadályozza, hogy a korrózió mélyen behatoljon a fémbe. Azaz nem képződik skála.