Жаростойкие материалы: сущность химической коррозии; жаростойкость металлов и сплавов

1. Жаростойкость (окалиностойкость) — сопротивление металла окислению при высоких температурах.

Начальная стадия окисления — чисто химический процесс, однако, дальнейшее течение окисления — уже сложный процесс, заключающийся не только в химическом соединениикислорода и металла, но и диффузии атомов кислорода и металла через многофазный окисленный слой. При плотной плёнке скорость нарастания окалины определяется скоростью диффузии атомов сквозь толщину окалины, что в свою очередь зависит от температуры и строения окисной плёнки.

Повышение жаростойкости достигается главным образом введением в сталь хрома, а также алюминия и кремния, то есть элементов, находящихся в твёрдом растворе и образующих в процессе нагрева защитные плёнки оксидов.

2. Жаростойкие сплавы на никелевой основе представляют собой малоуг­леродистые Ni—Cr, Ni—Cr—Fe или Ni—Сг—W—Fe твердые растворы, легированные Si, Al, Ti. Эти сплавы, имея, в основном, структуру гомогенных твердых растворов, отличаются сочетанием высокой жаростойкости и значи­тельным электрическим сопротивлением (1,05—1,40 Ом-мм²/м); их темпера­тура плавления составляет 1370—1420 °С, предел прочности на растяжение — 700—1000 МПа, относительное удлинение — 20—40%. Они имеют хорошие технологические свойства, что позволяет их сваривать, изготавливать из них проволоку, лист, ленту. Нихромы применяют для изготовления нагреватель­ных элементов электрических печей и бытовых приборов, изделий, эксплуа­тируемых при высокой температуре и небольших механических нагрузках. В промышленности нашли применение нихромы типа Х10Н90, Х20Н80, Х40Н60, Х50Н50, а также нихромы с дополнительным легированием — Х20Н75БТЮ, Х25Н60В15Т. Наибольшей жаростойкостью в окислительных средах обладают нихромы Х20Н80, Х30Н70.

Для агрессивных сред (продукты сгорания топлива, содержащие соеди­нения серы и др.) используют нихромы Х50Н50 и Х40Н60, имеющие двух­фазную (а+у)-структуру. Недостатком этих сплавов является их хрупкость, что не позволяет использовать их в качестве материалов для деталей, рабо­тающих в напряженном состоянии и при динамических нагрузках