Hittebestendigheid en hittebestendigheid zijn belangrijke kenmerken van staal

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 10:37

Hittebestendigheid en hittebestendigheid zijn zeer belangrijke kenmerken. Sommige werktuigbouwkundige producten werken onder zeer moeilijke omstandigheden bij hoge temperaturen. Conventioneel constructiestaal verandert bij verhitting abrupt hun mechanische en fysieke eigenschappen, begint actief te oxideren en vormt afzetting, wat volkomen onaanvaardbaar is en een dreiging van falen van de hele assemblage en mogelijk een ernstig ongeval veroorzaakt. Om bij hoge temperaturen te kunnen werken, creëerden materiaalingenieurs met de hulp van metaalbewerkers een aantal speciale staalsoorten en legeringen. Dit artikel geeft een korte beschrijving van hen.

Hittebestendig staal

Veel mensen stellen het begrip hittebestendigheid gelijk aan een begrip als hittebestendigheid. Dit mag in geen geval worden gedaan. Hittebestendigheid wordt ook wel rode broosheid genoemd. En dit concept betekent het vermogen van een metaal (of legering) om vast te houdenhoge mechanische eigenschappen bij het werken bij verhoogde temperaturen. Dat wil zeggen dat een dergelijk metaal, zelfs wanneer het wordt verwarmd tot een rode gloed (het is typisch voor temperaturen boven de 550 ° C), niet zal kruipen en voldoende stijfheid zal behouden.

In eenvoudige bewoordingen is hittebestendigheid het vermogen van een materiaal om prestaties te behouden bij verhitting tot hoge temperaturen. Gewone constructiestaalsoorten worden, zelfs bij lichte verhitting, taai, wat de mogelijkheid uitsluit om ze te gebruiken voor de vervaardiging van producten die bij hoge temperaturen werken.

Verschillende soorten metalen en legeringen hebben verschillende hittebestendigheid. Deze indicator is afhankelijk van de chemische samenstelling van het materiaal. Hittebestendigheidstesten kunnen over een lange periode worden uitgevoerd. Maar meestal worden monsters die in een oven tot een bepaalde temperatuur zijn verwarmd, gedurende een korte periode op trek getest.

Hittebestendig staal

Hittebestendigheid, in tegenstelling tot hittebestendigheid, is het vermogen van materialen om weerstand te bieden aan de ontwikkeling van corrosieprocessen bij het werken bij hoge temperaturen. Gewone staalsoorten beginnen te oxideren als ze worden blootgesteld aan warmte (met uitzondering van warmtebehandeling in een beschermende atmosfeer of in vacuüm). Bovendien begint bij langdurige verwarming de koolstof op het oppervlak van het product uit te branden. Als gevolg hiervan is het oppervlak koolstofarm, wat leidt tot een sterke verandering in de mechanische eigenschappen (voornamelijk hardheid) op het oppervlak. Slijtvastheid da alt. Krijgt zo'n negatieve ontwikkelingfenomeen, zoals een pestkop. Deze groep staalsoorten kan werken bij temperaturen rond de 550 °C.

Om de hittebestendigheid van staal te vergroten, is de smelt ervan gelegeerd met silicium, aluminium en chroom. Soms is het voldoende om de hittebestendigheid van het oppervlak van het onderdeel te vergroten. In dit geval wordt gebruik gemaakt van siliconiseren of aluminiseren (verzadiging van de oppervlaktelaag met respectievelijk silicium- of aluminiumatomen) in een poedermedium.

Materialen met hoog smeltpunt

Bij gebruik bij bijzonder hoge temperaturen kunnen de beschouwde materialen niet worden gebruikt, omdat bij een temperatuur in de buurt van 2000 ° C smelt begint op te treden (er komt een vloeibare fase vrij). Voor deze doeleinden worden vuurvaste metalen gebruikt: wolfraam, niobium, vanadium, zirkonium, enzovoort. Deze materialen zijn vrij duur, maar ingenieurs hebben er nog geen waardig alternatief voor gevonden.

Karakterisering van legeringen op basis van chroom en nikkel

Er is veel vraag naar legeringen met een hoge hittebestendigheid in de energietechniek (bladen van stoomturbines, onderdelen van vliegtuigmotoren, enzovoort). Bovendien groeit de behoefte aan dergelijke materialen voortdurend. Bovendien vereist de productie dat wetenschappers steeds meer geavanceerde materialen verkrijgen die hun prestaties bij zeer hoge temperaturen kunnen behouden. Daarom wordt er continu gewerkt aan het verhogen van de hittebestendigheid. Nikkel, of liever staal gelegeerd met dit element, draagt hieraan bij.

Alle hittebestendige staalsoortenzijn gelegeerd met nikkel (niet minder dan 65%). Chroom is een must. Het geh alte van dit element mag niet minder zijn dan 14%. Anders wordt het metalen oppervlak intensief geoxideerd.

Staal is bovendien gelegeerd met aluminium, vanadium en andere vuurvaste elementen. Zo is aluminium zelfs bij kamertemperatuur bedekt met een dunne oxidefilm, die voorkomt dat corrosie diep in het metaal doordringt. Dat wil zeggen, er wordt geen schaal gevormd.