Хром против окалины: металлические жаростойкие печи

Из какого металла лучше варить печь для бани

Самодельные печи для бани, обходятся в среднем в 3-5 раз дешевле заводской продукции. Экономия станет еще больше, если сварочные работы выполняются самостоятельно. При изготовлении своими руками, потребуется определиться со следующим:

    Из какого металла делать печь для бани.

Какая толщина металла будет оптимальной.

  • Электроды какого типа стоит использовать, чтобы обеспечить максимальную прочность сварного шва.
  • От ответа на все эти вопросы, зависит быстрота прогрева парной, срок и интенсивность эксплуатации самостоятельно изготовленной печи.

    Какая марка стали лучше для банной печки

    Температура нагрева дымовых газов внутри печи, достигает 450-550°С. При нагреве такой интенсивности, наблюдается деформация металла.

    Непосредственное воздействие огня приводит к прогоранию стали. Конечно, можно попросту использовать металл толщиной 10 мм и более, но тогда придется подолгу протапливать парную, тратить большое количество топлива для прогрева. По причине использования толстостенных стальных листов, долговечная печь станет экономически невыгодной.

    Задача, стоящая перед мастером – сделать конструкцию достаточно прочную, чтобы предотвратить деформацию, прогорание и одновременно имеющую хорошую теплопроводимость. В заводских условиях, для изготовления банных печей используется металл с высокой степенью жаропрочности.

    Легированная сталь отличается от конструкционной стали следующими характеристиками:

      Устойчивость к влаге – легированная сталь, применяемая при изготовлении печей для бани, нержавеющая. Отсутствует склонность к коррозии даже при интенсивном нагреве. Отечественная марка жаропрочной высоколегированной нержавеющей стали 08Х17Т.
      В некоторых источниках указывается на практически полную идентичность характеристик жаростойких сталей данного типа. Конструкционное железо не отличается коррозионной стойкостью, что приходится учитывать при расчете толщины стенок топки.

    Время эксплуатации – срок службы печей из конструкционной стали, 3-4 года. AISI 430 приходит в негодность за 5-8 лет.

    Возможность ремонтных работ – марки жаростойких сталей для изготовления дровяных банных печей, AISI 430 и 08Х17Т, имеют низкое содержание углерода, что делает возможным проведение сварочных работ. Конструкционное железо содержит соединения серы и фосфора, предающие ему хрупкость и ломкость.

    Жаростойкость – марки жаропрочной стали для печи в баню, AISI 430 и 08Х17Т, выдерживают нагрев до 850°С без изменения структуры металла и его кристаллической решетки. При поднятии температуры до 600 °С, предел прочности остается в районе 145 Мпа. Образование окалины происходит только при разогреве до 8500°С.
    Металл в банной печи при интенсивной топке нагревается до температуры 450-550°С. У конструкционного материала, параметры жаростойкости меньше.

    Хромосодержащая жаростойкая сталь стоит дорого, к тому же не все узлы испытывают одинаковую термическую и коррозионную нагрузку. По этой причине, конструкцию банной печи делают из нескольких металлов:

      Топка – для топочной камеры используют AISI 430 или аналог 08Х17Т. При самостоятельном производстве, применяют сталь 10 ГОСТ 1050-88.

    Экран – конвекционные каналы не испытывают такой же нагрузки как топка, поэтому, для их производства берут 08ПС или 08Ю ГОСТ 19904-90.

    Корпус печи для бани делают из листовой конструкционной стали.

  • Дверца топочной камеры – практика показывает, что данная часть устройства испытывает максимальную термическую нагрузку. По этой причине, использование даже высоколегированной нержавеющей стали, не достаточно. Через несколько топок наблюдается деформация дверок. Оптимальным решением считается навешивание чугунной дверцы.
  • Оптимальная толщина металла для печи в баню

    При определении толщины металла, учитывают две основные характеристики, влияющие на рабочие параметры банной печи:

      Прогорание стали – если для топки использовать тонкостенный лист обычного металла, спустя буквально полгода топки, придется ремонтировать печь. Обычная сталь толщиной 4 мм, обеспечит быстрый прогрев парной, но прослужит недолго. По этой причине, производители делают топочную камеру из AISI 430, жаростойкой хромистой нержавеющей стали толщиной 4-6 мм.

  • Теплопроводность – температура нагрева печи напрямую зависит от толщины стенок топки. Кажется, что проще было сделать топочную камеру из металла 10 мм и больше, и так предотвратить прогорание, но такой подход нецелесообразен по нескольким причинам.
    Чем толще металл, тем больше требуется тепловой энергии и времени, чтобы прогреть его и поддерживать необходимую температуру. Печное оборудование становится экономически невыгодным. Оптимальная толщина металла у банной печи, должна быть 6-8 мм.
  • Минимальная толщина стали в топочной камере 4 мм, допустима только при условии применения AISI 430 и 08Х17Т. В других случаях, нужна толщина металла не менее 6 мм. Большинство мастеров рекомендуют при самостоятельном изготовлении печи, использовать конструкционную сталь толщиной 8 мм.


    Какими электродами надо варить банную печь

    Чтобы сварить печь, потребуются электроды, выбираемые, в зависимости от используемой при производстве стали. Нержавейку варят методом аргонодуговой сварки. Подойдут электроды марки ЦЛ 11 и Д4.

    После проведения сварочных работ, обязательно удаление окалин и протравка. Так можно избежать коррозии в месте сварного шва.

    Электроды для сварки банных печей, изготовленных из конструкционной стали НИАТ-5, ЭА-112/15, ЭА-981/15 и ЭА-981/15. Толщина выбирается, в зависимости от плотности металла и температуры его прогрева.

    Изготовить печь для бани своими руками, при наличии специальных навыков, грамотном выборе комплектующих и расходных материалов, не сложно.

    Марки жаропрочных сталей и вся информация о них

    Различные марки жаропрочных и жаростойких сталей и сплавов признаются лучшим материалом для изготовления конструкций, функционирующих в особо сложных и агрессивных средах.

    1 Жаростойкие сплавы и стали – что это?

    Окалиностойкость, иначе называемая жаростойкостью, представляет собой способность тех или иных сплавов либо металлов противостоять на протяжении длительного времени при повышенных температурах газовой коррозии. А под жаропрочностью понимают способность металлических материалов не поддаваться разрушению и пластической деформации при высоких температурных режимах работы.

    Ненагруженные конструкции, которые применяются при температурах в районе +550 °С в газовой окислительной атмосфере, обычно изготавливаются из жаростойких металлов. К указанным изделиям часто относят элементы нагревательных печей. Сплавы на базе железа при температурах выше указанных 550 градусов склонны к активному окислению, в результате коего на их поверхности формируется оксид феррума. Это соединение характеризуется элементарной кристаллической решеткой с недостатком атомов кислорода, что приводит к появлению окалины хрупкого типа.

    Увеличить жаростойкость стали удается тогда, когда в нее вводят такие элементы, как кремний, хром, алюминий.

    Они способны создавать с кислородом совершенно другие решетки – с очень плотным и надежным строением. Уровень легированности композиции (количество требуемых добавок) подбирают с учетом температуры, при которой планируется применять изделие, изготовленные из него.

    Максимальная жаростойкость присуща материалам на базе никеля (сильхромам). К таковым, в частности, относят следующие марки стали:

    Вообще, жаростойкость сталей будет тем выше, чем больше в них имеется хрома. Некоторые марки стальных композиций способны без ухудшения своих начальных свойств работать даже при температурах в районе 1150 °С.

    2 Жаропрочные сплавы и стали – что они собой представляют?

    Марки таких сталей идеальны для производства изделий, функционирующих в условиях, когда присутствует явление ползучести и, естественно, повышенные температуры. Ползучестью называют склонность металла к медленной деформации (пластической) при неизменной температуре под влиянием постоянной нагрузки.

    Жаропрочность сплавов зависит от вида имеющейся ползучести, которая может быть:

    Последняя устанавливается в ходе специально проводимых анализов на растяжение изделий. Обследования осуществляются в течение непродолжительного времени при заранее заданной температуре в нагревательной печи.

    А длительная ползучесть определяется, как вы сами понимаете, на протяжении большего времени воздействия на сталь. И в данном случае главное значение имеет величина предела ползучести – наибольшее напряжение, вызывающее разрушение испытуемого изделия при конкретном времени воздействия и температуре.

    3 Марки жаростойких и жаропрочных сталей – классификация и описание

    По состоянию своей структуры такие сплавы бывают:

    • мартенситно-ферритными;
    • перлитными;
    • аустенитными;
    • мартенситными.

    А жаростойкие сплавы дополнительно подразделяются еще на:

    • аустенитно-ферритные или мартенситные;
    • ферритные.

    Известны следующие марки мартенситных сталей:

    • 3Х13Н7С2 и 4Х9С2 (используются при температурах 850–950° в клапанах автодвигателей);
    • Х5М, 1Х12H2ВМФ, 1Х8ВФ, Х6СМ, Х5ВФ (применяются для производства узлов и разнообразных деталей, работающих в течение 1000–10000 часов при температурах от 500 до 600°);
    • Х5 (из них делают трубы для использования при температурах не более 650°);
    • 1Х8ВФ (применяются для изготовления компонентов паровых турбин, функционируют без потери свойств в течение 10000 часов и более при температуре до 500°).

    Мартенситные сплавы получаются из перлитных при повышении в последних количества хрома. Непосредственно к перлитным относят следующие жаростойкие и жаропрочные стали: Х13Н7С2, Х7СМ, Х9С2, Х10С2М, Х6СМ, Х6С (то есть все виды хромомолибденовых и хромокремнистых составов). Их закаливают при температурах 950–1100 градусов, а затем (при 8100 градусах) выполняют отпуск стали, что позволяет получить твердые материалы (по шкале HRC – не менее 25 единиц) со структурой сорбита.

    Жаростойкие ферритные стали имеют мелкозернистую структуру после их отжига и термообработки. В таких композициях присутствует от 25 до 33 процентов хрома. Используются они для пиролизного оборудования и теплообменников. К ферритным сталям относят далее указанные марки: Х28, Х18СЮ, Х17, Х25Т, 0Х17Т, 1Х12СЮ. Отметим, что их нельзя нагревать более 850 градусов, так как в этом случае изделия станут хрупкими за счет своей крупнозернистой структуры.

    Мартенситно-ферритные сплавы хорошо зарекомендовали себя при производстве машиностроительных деталей, которые планируется использовать при 600° на протяжении существенного времени. Такие жаропрочные стали (1Х13, 1Х12В2МФ, 1Х12ВНМФ, Х6СЮ, 2Х12ВМБФР, 1Х11МФ) легируются молибденом, вольфрамом, ванадием, а хрома в них, как правило, содержится от 10 до 14 процентов.

    4 Аустенитно-ферритные и аустенитные жаростойкие сплавы

    Наибольшей востребованностью пользуются аустенитные стали, структура коих обеспечивается наличием никеля, а жаростойкость – наличием хрома. В подобных композициях иногда встречаются незначительные включения ниобия и титана, углерода в них очень мало. Аустенитные марки при температурах до 1000° успешно противостоят процессу появления окалины и при этом относятся к группе антикоррозионных сталей.

    Читайте также:  Беседка из бруса с мангалом: проект постройки

    Сейчас чаще всего предприятия используют описываемые материалы, относимые к дисперсионно-твердеющей категории. Их делят на два вида в зависимости от варианта применяемого упрочнителя – интерметаллического либо карбидного. Именно процедура упрочнения придает аустенитным сталям особые свойства, так востребованные промышленностью. Известные сплавы данной группы:

    • дисперсионно-твердеющие: 0Х14Н28В3Т3ЮР, Х12Н20Т3Р, 4Х12Н8Г8МФБ, 4Х14Н14В2М (оптимальны для изготовления клапанов двигателей транспортных средств и деталей турбин);
    • гомогенные: 1Х14Н16Б, Х25Н20C2, Х23Н18, Х18Н10T, Х25Н16Г7АР, Х18Н12T, 1Х14Н18В2Б (указанные марки находят свое применение в сфере выпуска арматуры и труб, работающих при больших нагрузках, элементов выхлопных систем, агрегатов сверхвысокого давления).

    Аустенитно-ферритные сплавы имеют очень высокую жаропрочность, которая намного больше обычных высокохромистых материалов. Достигается это за счет уникальной стабильности их строения. Такие марки стали нельзя применять для производства нагруженных компонентов из-за их повышенной хрупкости. Зато они прекрасно подходят для изготовления изделий, функционирующих при температурах близких к 1150 °С:

    • пирометрических трубок (марка – Х23Н13);
    • печных конвейеров, труб, емкостей для цементации (Х20Н14С2 и 0Х20Н14С2).

    5 Тугоплавкие сплавы и металлы

    В тех случаях, когда требуется изготовить детали, которые смогут применяться при температурах от 1000 до 2000 градусов, используются стали на основе тугоплавким металлов. К ним относят элементы, характеризуемые следующими температурами плавления (в градусах):

    • 3410 – вольфрам;
    • около 3000 – тантал;
    • 2415 – ниобий;
    • 1900 – ванадий;
    • 1855 – цирконий;
    • 3180 – рений;
    • около 2600 – молибден;
    • почти 2000 – гафний.

    Данные металлы деформируются (пластически) при нагреве, что обусловлено высокой температурой их изменения в хрупкое состояние. При нагреве до величин рекристаллизации формируется волокнистая структура тугоплавких металлов и наклеп. Показатель жаропрочности таких материалов обычно увеличивают привнесением специальных добавок. А их защита при температурах более 1000 градусов от окисления обычно выполняется легированием с использованием молибдена, тантала, титана и других элементов.

    Часто используются тугоплавкие сплавы с такими составами:

    • 30 % рения + вольфрам;
    • 40 % ниобия + 60 % ванадия;
    • 48 % железа + 1 % циркония + 5 % молибдена + 15 % ниобия;
    • 10 % вольфрама + тантал.

    6 Особенности сталей на основе никеля и системы железо-никель

    Указанные сплавы, жаростойкость и жаропрочность которых очень высока, имеют в своем составе свыше 55 % никеля и более 65 % комплекса никель + железо. Базовым элементом в обоих видах композиций при этом является хром (его содержится от 14 до 23 %).

    Более высокие показатели стойкости и прочности при повышенных температурах демонстрируют стали на основе никеля: ХН60В, ХН75МБТЮ, ХН60Ю, ХН78Т (жаропрочные) и ХН77ТЮ, ХН70МВТЮБ, ХН70ВМЮ, ХН70, ХН67ВМТЮ (жаростойкие). Обусловлен сей факт процессом формирования на их поверхности при высоких температурах оксидной алюминиевой и хромовой пленки, а также (в твердых растворах) – соединений алюминия и никеля, титана и никеля.

    В никелевых сплавах из-за несущественного содержания в них углерода никогда не появляются карбиды. А их упрочнение – это последствие твердения, характеризуемого дисперсной природой, после выполнения термообработки. Под такой обработкой понимают:

    • создание твердой однородной композиции никеля и легирующих добавок;
    • следующее за этим старение металла (температура процесса – около 750 градусов, иногда – 800).

    В процессе распада твердого пересыщенного состава формируются металлические упрочняющие компоненты, которые существенно увеличивают показатель жаропрочности стали и ее сопротивляемость деформациям.

    Назначение и марки сталей с никелем, с никелем и железом:

    • составляющие газовых конструкций – ХН35ВМТЮ;
    • элементы турбин – ХН35ВТР;
    • диски и лопатки компрессоров – ХН35ВТЮ;
    • роторы турбин – ХН35ВТ, ХН35ВМТ.

    Основные марки жаропрочных сталей и сплавов, их применение

    Сталь – это самый распространенный материал, используемый в изготовлении различного инструмента, машин и приборов. Ее популярность обусловлена исключительными технологическими, физико-химическими и механическими свойствами. Марки жаропрочных сталей, широко распространены, и это можно отнести к невысокой цене, при этом, чем больше заказанная партия металлопроката, тем дешевле он стоит.

    Производители постоянно совершенствуют процесс выработки материала, при этом качественные показатели значительно увеличиваются, обеспечивается долгая эксплуатация всех инновационных приборов.

    На рынке в большом разнообразии маркировок продается жаропрочная сталь — это, отличный материал для выработки и сборки конфигураций, подвергающихся не переменному воздействию среды агрессивного состава и больших температур.

    Из жаропрочных сталей производят:

    • котлы отопления;
    • печи;
    • дымоходы;
    • каминные установки.

    Жаростойкость, жаропрочность материала

    Окалиностойкость – название металлических сплавов, обладающих жаростойкостью. Этим свойством материал начинает обладать в процессе изготовления, после которого материал становится способным долгое время подвергаться воздействию высокой температуры, не подвергаясь деформации и газовой коррозии.

    Жаропрочные стали для печей, в большинстве случаев применимы для монтирования конструкций, на которые не распространяется большая нагрузка, эксплуатируемые при постоянном действии окислительной среды при температурном воздействии не выше 550 градусов. Этими конструкциями являются элементы, используемые в отопительных печах.

    Сплавы, произведенные на основании железа, при выделении жаровыносливость, в подобных критериях работы, при термическом воздействии, больше 560, динамично окисляются, это ведет за собой возникновение на плоскости окиси железа. На сплаве образуется химическое совмещение железа с воздухом – это, нагар слабого типа. Определяется он обычной кристальной решеткой, включающей недостающее число атомов вещества.

    Чтобы жаростойкие стали были лучших характеристик, применяется хромирование, или в состав вводится кремний и алюминий. Объединяясь с воздухом, ингредиенты способствуют вырабатыванию в текстуре металла плотных крестообразных структур, что доводит до совершенства его способность выносить влияние больших температур.

    Наличие, тип легирующих компонентов, которые были введены в хим. состав материала, сделанного на основании железа, находится в зависимости от термических обстоятельств эксплуатации продукта, изготовленного впоследствии.

    Отличную жаростойкость показывают сплавы, легирование каковых сделано на основании хромирования. К самым продающимся маркам сталей относятся:

    Стоит отметить: чем больше в веществе хрома, тем жаропрочнее становится сталь. Употребляя данный компонент как легирующий, можно производить маркированные стали, изделия, выполненные из этого сплава, не теряют своих начальных данных посредством долгого термического воздействия — это жаропрочная сталь до 1000 градусов

    Специфика металлов с жароустойчивыми особенностями

    Стали проходят отличное рабочее эксплуатирование при постоянном термическом воздействии больших температурных режимов, не выражая предрасположенности к ползучести. Этот неблагоприятный процесс, которому подвержены материалы нормальных групп и прочие металлы, состоит в том, что сплав, находящийся под влиянием постоянной термической и стабильной нагрузке, склонен к деформации, или ползет.

    Есть два вида ползучести, предотвращающую при производстве сплавов:

    Для понимания параметров краткосрочной ползучести, сплавы подвергают специальному тестированию, посредством помещения в топку печи, раскаленную до обусловленной температуры, и применяют нагрузку на растягивание. Такую проверку проводят определенное время.

    Испытать продукт на расположенность к долговременной ползучести и установить границу последней, за небольшой временной промежуток — невозможно. Определенное изделие, положенное в топку, нужно подвергать долгой нагрузке. Значимость коэффициента — предела ползучести стали, содержится в том, что он охарактеризовать высокое усилие, приводящее к расщеплению раскаленного продукта после влияния в процессе определенного временного промежутка.

    Марки жароустойчивых и жаропрочных сплавов

    Стали, имеющие отличия жаропрочностью и жароустойчивостью, по своей текстуре разделяются на некоторое количество разрядов:

    • аустенитные;
    • мартенситные;
    • перлитные;
    • мартенситно-ферритные.

    Но при этом есть еще две категории подобных сплавов:

    • ферритные;
    • аустенитно-ферритные или мартенситные.

    Если взять на рассмотрение стали мартенистых структур, то самыми распространенными марками считаются:

    • Х5 — жаропрочная сталь, применяемая в изготовлении труб, эксплуатируемых при температурах, не выше 650;
    • Х5М, Х5ВФ, Х6СМ, 1Х8ВФ, 1Х12Н2ВМФ — производят специальные изделия, которые не деформируются при температуре до 600 градусов в течение 10000 часов;
    • 3Х13Н7С2 и 4Х9С2 — производят изделия, способные выдержать довольно высокую температуру, которая доходит до 950 градусов, например клапана двигателей механизмов, принцип работы которых, внутреннее сгорание;
    • 1Х8ВФ — применяют для выработки некоторых элементов для турбин, работающих на пару, такая сталь выдерживает температуру в течение 10001 часов — 510 градусов.

    Аустенитные и аустенитно-ферритные железные сплавы

    Самые важные свойства этих составов состоят во внутренней структуре, сформированной посредством добавления в состав никеля, а жаропрочность придает добавленный в материал хром. В сплавах этой группы, выделяющихся малым вхождением углерода в химический состав, в отдельных вариантах могут находиться легирующие составляющие, например ниобий и титан. Сплавы, в их основании есть аустенит, причисляются к группе нержавеющих, при долгом применении к ним термических нагрузок равных 1100 градусов, окалина не формируется.

    Самыми популярными сплавами с аустенитной внутренней текстурой считаются стали дисперсионно-твердеющей группы. Для усовершенствования высококачественных данных в их строение присоединяют карбидные уплотнители, в связи, с чем такие сплавы причисляются к конкретному разряду.

    Основными подвидами жаропрочных сталей с аустенитом, считаются:

    1. дисперсионно-лубенеющие Х12Н20Т3Р, 4Х12Н8Г8МФБ, 0Х14Н28В3Т3ЮР, 4Х14Н14В2М — это нержавеющая, жаропрочная сталь, благодаря которой вырабатывают конструкторские составляющие гидротурбин, клапана моторов автотранспортных средств;
    2. гомогенные 1Х14Н16Б, 1Х14Н18В2Б, Х18Н12Т, Х18Н10Т, Х23Н18, Х25Н20С2, Х25Н16Г7АР — применяют для выработки каркасной проволоки и труб, применяемых под действием больших нагрузок, установки высокого силового давления, части выпускных конструкций.

    Сплавы, база внутреннего структурирования которых основопологает соединение аустенита и феррита, выделяет чрезвычайная жаропрочность, превосходящая по своим коэффициентам даже высокохромистых стали. Эти свойства жаропрочности производятся посредством высокой устойчивости структуры сплавов подобной группы. Продукты производства эксплуатируются при температурах до 1250.

    Кроме того, для жаропрочных сплавов с аустенит-мартенситным внутренним структурированием свойственна увеличенная ломкость, они не используются для производственной выработки изделий, применяемых под повышенной нагрузкой.

    Из жароустойчивых сталей этой группы изготавливают элементы последующего предназначения:

    • пирометрические трубки (Х23Н13);
    • печные конвейеры, жароустойчивые трубы, сосуды для цементации (Х20Н14С2 и 0Х20Н14С2).

    Тугоплавкие стали

    Сплавы, в основе которых есть огнеупорный металл, используют для выработки изделий, работающих при 1100–2000.

    Читайте также:  Мангал-дипломат: как сделать его своими руками?

    Тугоплавкие металлы, имеющиеся в хим. составе сплавов, обуславливаются некоторыми специфическими температурами плавления.

    Нужно учитывать, что стали тугоплавкой группы быстро переходят в ломкое состояние под воздействием больших температур, и при сильном нагревании они распаяются. Для повышения их жаропрочности, в смесь добавляются специальные присадки, а для повышения жаростойкости, производят легирование титаном, молибденом, танталом и др.

    Сплавы, основанные на добавлении никеля с железом

    Никелевые сплавы (56% никеля) или никеле-железные стали(65%) считаются жаропрочными и имеют качественные жаростойкие качества. Основным элементом для легирования сталей подобной группы признается только хром, содержание которого равно 14-23%.

    Что касается стойкости и стабильности, которые сохраняются даже при усиленных нагрузках и повышенной температуры, то обязательным элементом для смешивания металла — никель. Самые востребованные из ХН60В, ХН67ВМТЮ, ХН70, ХН70МВТЮБ, ХН77ТЮ, ХН78Т, ХН78Т, ХН78МТЮ. Часть сплавов этих марок считаются жаропрочными, а другие – жаростойкими.

    Базой мартенситного основания сплава считается перлит, меняющей состояние продукта, если количество хрома в составе увеличить. Перлитными считаются такие единицы жароустойчивых и жаростойких сталей, имеющих отношение к хромомолибденовым и хромокремнистым: Х6С, Х6СМ, Х7СМ, Х9С2, Х10С2М и Х13Н7С2. Для получения материал с сорбитной структурой, отличающегося особой твердостью, их вначале укрепляют при 950–1100°, а после подвергают отпуску.

    Металлические сплавы с ферритной структурой, имеющие отношение к жаростойкой стали для котлов, заключают в собственном хим. составе от 26 до 32% хрома, определяющем свойства. Для придания сталям тонкодисперсную структуру, фабрикаты подвергают обжиганию. Существуют такие марки сталей данной подгруппы 1Х12СЮ, Х17, 0Х17Т, Х18СЮ, Х25Т и Х28. Если эти стали нагреваются до 860° и выше, происходит быстрое укрепление зерна во внутренней структурной формуле, при этом очень сильно повышается ломкость и хрупкость металла, при которой он может быстро прийти в негодность.

    Особенности жаропрочных и жаростойких сталей и их применение

    Прежде чем говорить о свойствах жаропрочных сталей, дадим определения терминам «жаростойкость» и «жаропрочность».

    Жаростойкость (окалиностойкость) – это устойчивость металлов и их сплавов к газовой коррозии в условиях повышенной температуры.

    Жаропрочность – это устойчивость металлов и их сплавов к пластической деформации при механических нагрузках в условиях повышенной температуры.

    Жаростойкие сплавы применяются при изготовлении ненагруженных конструкций, таких как элементы нагревательных печей, эксплуатируемых в условиях газовой окислительной среды при температуре порядка +550 º C . При температуре свыше +550 º C сплавы на основе железа активно окисляются, что приводит к формированию оксида железа на поверхности. Таким образом появляется окалина хрупкого типа.

    Жаростойкость стали увеличивают введением в состав сплава легирующих добавок ― кремния, хрома, алюминия. Эти элементы, в отличие от железа, под воздействием кислорода образуют соединения с плотными кристаллическими решетками.

    Сплавы на основе никеля (сильхромы) обладают максимальной жаростойкостью. К ним относят такие марки стали, как:

    Подводя итог, можно заметить, что жаростойкость стали зависит от количества хрома в сплаве – чем его больше, тем выше жаростойкость. Что касается температурных пределов, то необходимо отметить, что некоторые марки стали работают без ухудшения своих начальных свойств даже при температурах около +1150 °С.

    Жаропрочные стали используются при производстве изделий, при условиях «ползучести» и при повышенных температурах. Ползучестью называют склонность металлов или их сплавов к медленной пластической деформации при постоянных температурах и нагрузке. Она может быть двух видов:

    Жаростойкие и жаропрочные марки сталей классифицируют следующим образом.

    По состоянию структуры:

    • мартенситно-ферритные;
    • перлитные;
    • аустенитные;
    • мартенситные.

    При этом жаростойкие сплавы дополнительно подразделяют на:

    • аустенитно-ферритные или мартенситные;
    • ферритные.

    Таблица 1. Некоторые марки мартенситных сталей и их применение.

    Эксплуатируются при температурах 850–950 º C , применяются при изготовлении клапанов автодвигателей

    Х5М, 1Х12H2ВМФ, 1Х8ВФ, Х6СМ, Х5ВФ

    Эксплуатируются при температурах от 500 до 600 º C , применяются при изготовлении узлов и разнообразных деталей, работающих в течение 1000–10000 часов

    Эксплуатируются при температурах не более 650 º C , применяются при изготовлении труб.

    Эксплуатируются при температурах при температуре до 500 º C , применяются при изготовлении компонентов паровых турбин, функционируют без потери свойств в течение 10000 часов и более

    Мартенситные стали получают из перлитных путем добавления большего количества хрома, закалки при температурах 950–1100 º C и последующем отпуске стали. К перлитным маркам стали относят такие жаростойкие и жаропрочные стали хромомолибденового и хромокремнистого состава, как:

    Жаростойкие ферритные стали проходят процедуру отжига и термообработки, после которых их структура становится мелкозернистой. В составе таких сталей содержится от 25 до 33 % хрома. Жаростойкие ферритные стали используются при изготовлении пиролизного оборудования и теплообменников.

    К жаростойким ферритным сталям относят такие марки, как:

    Мартенситно-ферритные стали в качестве легирующих добавок содержат молибден, вольфрам, ванадий. Содержание хрома в составе мартенситно-ферритных сталей, значительно меньше, чем в ферритных – от 10 до 14 %. Мартенситно-ферритные стали используются при производстве машиностроительных деталей, длительное время эксплуатируемых при температуре около 600 º C . К мартенситно-ферритным сталям относятся такие марки, как:

    Жаростойкие аустенитные стали наиболее востребованы в промышленности. Содержание углерода в таких сталях очень незначительно. Структура жаростойких аустенитных сталей обеспечивается наличием никеля в химическом составе, а жаростойкость – наличием хрома. Кроме того, в состав этих сталей в качестве легирующих добавок входят такие химические элементы, как ниобий, титан. Жаростойкие аустенитные стали устойчивы к появлению окалины при температурах до 1000 º C и обладают антикоррозионными свойствами.

    На настоящий момент в промышленности для изготовления клапанов двигателей транспортных средств и деталей турбин чаще всего используются аустенитные стали, относящиеся к категории дисперсионно-твердеющих сплавов:

    Для изготовления труб и трубопроводной арматуры, эксплуатируемых в условиях больших нагрузок, элементов выхлопных систем, агрегатов сверхвысокого давления применяют гомогенные аустенитные сплавы:

    Аустенитно-ферритные стали обладают уникальной стабильностью строения, в связи с чем их жаропрочность значительно больше, чем у обычных высокохромистых сплавов. При этом хрупкость у таких сплавов повышена. Аустенитно-ферритные стали используют при изготовлении ненагруженных деталей, эксплуатируемых при температуре около 1150 º C . Например, марка Х23Н13 применяется при изготовлении пирометрических трубок, а марки Х20Н14С2 и 0Х20Н14С2 – при изготовлении печных конвейеров, труб, емкостей для цементации.

    При необходимости изготовить детали, которые будут выдерживать температуры от 1000 до 2000 º C , применяют тугоплавкие металлы и их сплавы (см. Таблицу 2).

    Таблица 2. Температура плавления некоторых тугоплавких металлов.

    офф. вопрос по стали к специалистам

    если можно – не сносите тему денёк. сам потом удалю.
    очень хочется получить ответ от людей, разбирающихся в свойствах сталей.
    вопрос:
    подбираю печку в баню.
    один из производителей пишет:
    “В банных печах производства компании “. ” топка, газоходные каналы и каменка изготовлены из дорогостоящей жаростойкой высоколегированной нержавеющей стали с содержанием хрома не менее 13%. Температура начала окалинообразования у этой стали не менее 750 .С.
    Применение жаростойкой высоколегированной нержавеющей стали с содержанием хрома не менее 13%, позволило снизить толщину стенок топки печи до 2 мм без ущерба для ее ресурса.
    Химически инертная поверхность металла, на которой хром в момент нагрева печи образует пассивную пленку, сводит к минимуму такое нежелательное явление, как «сгорание кислорода» в отапливаемом помещении.
    Ресурс печи из тонкой жаростойкой стали не меньше, а то и больше, чем ресурс печи из толстой обычной стали.
    Жаростойкой считается сталь с содержанием хрома не менее 13 % и содержанием углерода не более 0,2 %.
    Жаростойкая сталь не подвергается окислению до указанной температуры, называемой температурой начала окалинообразования”.

    так ли это?
    толщина стенок топки в 2мм вызывает у меня инстинктивные подозрения. 2мм – не тонко ли для печки? кажется, что она прогорит через полгода.
    имеющаяся сейчас печка, сваренная из какого то черного листового металла 10мм толщины выглядела очень надежной, а прогорела ведь за 4 года.

    также пишут:
    “Отличить визуально жаростойкую сталь от прочих практически невозможно.
    Ко многим видам жаростойких хромистых сталей магнит «липнет».

    Как понять, что меня не найобывают? впарят печку из обычной железки, как отличить хромистую сталь от обычной?

    поясните, пожалуйста, кто разбирается.

    Если не сгорит через месяц – стало быть правду говорят

    “Отличить визуально жаростойкую сталь от прочих практически невозможно.
    Ко многим видам жаростойких хромистых сталей магнит «липнет».

    Ножедел
    У меня под в печи из жаростойкой нержавейки. Магнит к ней не липнет. Жаростойкие, это хромникелевые стали.
    А внешне отличить действительно невозможно.

    Антон, а какой толщины у тебя нержавейка? и сколько уже работает? и как часто топишь?

    Под в электропечи для закалки стали, рабочая температура в среднем 800-850С.
    За всю свою жизнь (сделано при царе-Горохе) под прогорел только от того, что на него замыкало нагревательные спирали время от времени. Сейчас он черного цвета, но окалины не образуется.

    У меня тоже в муфельной печи поддон с нержи 1мм. Постоянно отжигаю сталь т 750 градусов. Ничего не происходит с ним. Обычная сталь рассыпется в труху за пару циклов.

    окалины может и небудет а кислород гореть будет также каки от простой железки,и температура будет падать быстро,масса печи с 2мм железа мала ,с ДЕСЯТОЧКИ это гут

    cherepanov
    окалины может и небудет а кислород гореть будет также каки от простой железки,и температура будет падать быстро,масса печи с 2мм железа мала ,с ДЕСЯТОЧКИ это гут

    проблема с кислородом понятна, здесь вопрос не стоит – сейчас все равно печка железная.

    падение температуры – тоже понятно, как с этим бороться знаю. во-первых, 2мм – это только топка, а снаружи есть ещё кожух потолще, во-вторых, для накопления тепла думаю камнем/кирпичем ещё обложить, кроме камней в каменке. топить буду дольше – и остывать будет дольше

    Читайте также:  Установка твердотопливного котла отопления - видео инструкция

    как я понял – 2мм нержавейки хватит надолго? топлю раз в неделю.

    спасибо за науку

    может про чугунные печки ещё подскажете? есть модель 10мм чугун, мне кажется он понадёжнее будет. правда весит такая печка около 400 кило, как затаскивать – не представляю.

    Температура начала окалинообразования у этой стали не менее 750 .С.

    рабочая температура в среднем 800-850С.

    Постоянно отжигаю сталь т 750 градусов.

    Давайте уж прямо говорить. Я так подозреваю, что это “Термофор”, так? Если так, бери, не задумывайся. У меня их печка из легированной стали, стенки топки 2 мм. Пашет уже лет 7-8 без вопросов. У меня печка с теплообменником, вот это на самом деле туфта. Задумка хорошая, исполнение гамно. По крайней мере раньше так было, потом они поменяли и дизайн и технологию.

    Dimchik
    Давайте уж прямо говорить. Я так подозреваю, что это “Термофор”, так? Если так, бери, не задумывайся. У меня их печка из легированной стали, стенки топки 2 мм. Пашет уже лет 7-8 без вопросов. У меня печка с теплообменником, вот это на самом деле туфта. Задумка хорошая, исполнение гамно. По крайней мере раньше так было, потом они поменяли и дизайн и технологию.

    ну да, об нём речь.
    а какая модель?

    тоже пользую термофор – полет нормальный года 3 уже, хотя иногда топили кривые ручки так, что на окне флаконы шампуня расплавились. Обкладывать тоже не обязательно, регулировать подачу воздуха надо, тогда не так жарко и горит долго. Для примера закладывал дрова, ставил воздух на минимум (там предусмотрено) и утром вода и баня все еще горячие.

    Цццц ццц. Печка у меня в баньке прямоточка(нет колен на вытяжке/дымоходе),на УРА горят даже сырые дрова. сама из чернушки 6мм(что за сталь,не в курсе,но листовая для полов),но из той,что под ноги идет-рифленая(от скольжения). сказали что дольше служить будет. оно так и есть.Уже седьмой год работает.Из них четвертый-круглосуточно(газовый фитиль горит,что-б не париться,но помыться можно было )
    А у соседей 10-ка нержавейка через 4 года прогорела(работала 1раз в неделю).
    Как попадет,видимо.

    Я честно говоря и не помню. На тот момент, когда я покупал, было всего 4 модели. Отличались только наличием теплообменника и сталью (легированная/нелегированная). У меня длинная топка, что позволило сделать топку из предбанника (удобно очень). Кожух наружный нагревается все равно очень сильно, поэтому обложил кирпичем в шахматном порядке. Парилка прогревается до сотни за 30 мин летом и за 1.20 зимой.А недавно в магазине увидел Термофоры, они уже совсем по другому выглядят и моделей хренова туча.

    Цццц ццц. Печка у меня в баньке прямоточка(нет колен на вытяжке/дымоходе),на УРА горят даже сырые дрова. сама из чернушки 6мм(что за сталь,не в курсе,но листовая для полов),но из той,что под ноги идет-рифленая(от скольжения). сказали что дольше служить будет. оно так и есть.Уже седьмой год работает.Из них четвертый-круглосуточно(газовый фитиль горит,что-б не париться,но помыться можно было )
    А у соседей 10-ка нержавейка через 4 года прогорела(работала 1раз в неделю).
    Как попадет,видимо.

    Марки сталей, которые являются жаропрочными

    Для работы в особых условиях, которые могут быть обусловлены высокой температурой или электрическим напряжением, необходим материал, который способен противостоять негативным воздействиям окружающей среды. Именно для таких целей и были произведены марки сталей, которые являются жаропрочными.

    Изготавливается этот материал специальным способом, который позволяет выдерживать и не деформироваться при долговременном негативном внешнем воздействии долгий временной промежуток. Характеризуется эта разновидность стали ползучестью и прочностью, которые являются основными показателями этого продукта промышленности.

    Ползучесть отвечает за действие непрерывной деформации материала при нахождении стали в неблагоприятных условиях. Прочность отвечает за период, который может жаропрочная сталь противостоять внешним воздействиям.

    Жаростойкая марка сплавов – что это?

    Жаропрочность, которая ещё называется окалиностойкостью, показывает с какой прочностью тот или иной материал при высокой температуре на протяжении длительного времени может противостоять газовой коррозии. Способность стали не поддаваться пластической деформации и разрушению свидетельствует о том, что этот материал является жаростойким.

    Такие жаростойкие сплавы применяются во многих отраслях промышленности. Например, нагревательный элемент печей, который работает при +550°С не может быть изготовлен из обычной, не жаропрочной стали, она просто не сможет выдержать такой нагрузки.

    При температурах свыше пятисот пятидесяти градусов сплавы на основе железа способны к окислению, что вызывает формирование на их поверхности оксида феррума. Характеризуется это соединение кристаллической решёткой, в которой недостаёт атомов кислорода, что вызывает появление окалины хрупкого типа.

    Чтобы произвести сталь жаропрочной марки нужно в сплав добавить такие элементы, как алюминий, хром, кремний. Именно такие соединения позволяют воспроизводить с кислородом другие решётки, которые отличаются надёжным и плотным строением. Количество и состав добавок формируется в зависимости от окружающей среды, в какой будет впоследствии работать эта жаростойкая марка стали.

    Максимальная жаростойкость сплавов обнаруживают те материалы, которые были произведены базе никеля. Маркировка, которая относится к таким сплавам:

    Добавление хрома также способствует увеличению жаропрочности стальных композиций, которые могут, не теряя своих основных качеств работать даже при — 1150 °С.

    Жаропрочная марка сплава – что она собой представляет

    Марка такой стали подходит для изготовления изделий, которые будут функционировать в условиях повышенной температуры и будет присутствовать эффект ползучести. Ползучесть или склонность сплава к медленной деформации происходит под воздействием постоянной нагрузки и неизменной температуре.

    Ползучесть металла бывает двух видов:

    Так как жаропрочность сплава и её марка зависит от вида ползучести, то её устанавливают во время растяжения изделий и проведении анализов на основе итогов поведения сплава. Проводят такие процедуры в нагревательной печи при заданных температурах. Так определяется предел ползучести и разрушение материала при воздействии температуры и временного промежутка.

    Марки жаростойких сталей, их классификация и описание

    Структуры таких жаростойких сталей подразделяются на:

    • перлитные;
    • мартенситно-ферритные;
    • мартенситные;
    • аустенитные.

    Существует и подразделение жаропрочных сплавов на аустенитно-ферритные (мартенситные) и ферритные.

    Производится такие марки мартенситных сплавов:

    • 4Х9С2 и 3Х13Н7С2 (такая марка стали используется в основном в клапанах автодвигателей, где температура поднимается до 850–950°С);
    • Х6СМ, Х5М, 1Х8ВФ, 1Х12H2ВМФ, Х5ВФ (такой сплав подойдёт для производства деталей и узлов, которые должны работать 1000–10000 часов в границах температур 500 — 600°С);
    • Х5 (такая марка используется для производства труб, которые будут работать при температуре ограниченной 650°С);
    • 1Х8ВФ (такой вид сплавов используют при изготовлении деталей паровых турбин, которые могут работать 10000 часов без потерь при температуре, которая не будет превышать 500°С).

    При добавлении хрома в перлитные сплавы получаются мартенситные марки сплавов. К перлитным материалам можно отнести жаропрочные сплавы с маркировкой: Х7СМ, Х10С2М, Х9С2, Х6С. Производится их закалка при 950–1100°С, а затем при 8100°С производят отпуск стали, что позволяет создавать твёрдые конструкции со структурой сорбита.

    Ферритные сплавы обладают мелкозернистой структурой, которую они получают после термообработки и обжига. В таких композициях, как правило, присутствует хром в процентном соотношении от двадцати пяти до тридцати трёх. Такие жаропрочные стали применяют производства теплообменников и пиролизного оборудования.

    К ферритным сплавам относят такие маркировки материалов: 1Х12СЮ, Х28, Х17, Х18СЮ, 0Х17Т, Х25Т. Но их нельзя нагревать больше чем сто восемьдесят градусов иначе материал станет хрупким из-за своей крупнозернистой структуры.

    Мартенситно-ферритные материалы отлично подходят для производства машиностроительных деталей, работа которых будет производиться при температуре в шестьсот градусов, причём длительное время.

    Самые востребованные жаростойкие сплавы

    Аустенитные жаростойкие сплавы стали самыми востребованными материалами в данный момент в этом сегменте сталеварения. Их структура создаётся при помощи входящего в состав никеля, а жаростойкие качества обеспечиваются наличием хрома. Такие аустенитные марки хорошо противостоят появлению окалины при температурах, не превышающих тысячи градусов.

    При изготовлении этого сплава используют два вида уплотнителя: интерметаллический или карбидный. Именно эти уплотнители обеспечивают аустенитную сталь особыми свойствами, которые так востребованы в различных современных производствах.

    Самые востребованные и актуальные сплавы делятся на две группы:

    • дисперсионно-твердеющие (марки Х12Н20Т3Р, 0Х14Н28В3Т3ЮР, 4Х14Н14В2М, 4Х12Н8Г8МФБ – такая сталь самый подходящий материал для изготовления деталей турбин и клапанов двигателей);
    • гомогенные (марки Х25Н20C2, 1Х14Н16Б, Х23Н18, Х25Н16Г7АР, Х18Н10T, 1Х14Н18В2Б, Х18Н12T – данные марки используются для производства труб и арматуры, которые будут работать при больших нагрузках).

    Аустенитно-ферритные стали благодаря своему сплаву со стабильным строением обнаруживают довольно-таки высокую жаропрочность. Подобные марки из-за своей хрупкости нельзя использовать для производства нагруженных деталей, но эти сплавы отлично себя показывают при температурах, доходящих до 1150°С.

    Тугоплавкие металлы и сплавы

    Если в производстве необходимы детали предположительная среда работы, которых будет тысяча или даже две тысячи градусов, то при сплаве нужно использовать тугоплавкие металлы.

    Элементы, которые используются и температура их плавления такова:

    • вольфрам (3410°С);
    • тантал (3000°С);
    • ниобий (2415°С);
    • ванадий (1900°С);
    • цирконий (1855°С);
    • рений (3180°С);
    • молибден (2600°С);
    • гафний (2000°С).

    Деформируются данные металлы при нагреве, потому что высокая температура провоцирует их изменение в хрупкое состояние. Их волокнистая структура формируется при нагревании до состояния рекристаллизации тугоплавких металлов. Жаропрочность увеличивается за счёт смесей из специальных добавок. А от окисления при температуре свыше тысячи градусов эти материалы защищают добавки из титана, тантала и молибдена.

    Так, путём сплавов разных элементов можно добиться нужных качеств жаропрочных материалов, которые можно использовать в самых разнообразных производствах для работы в разных температурных средах.

    Добавить комментарий