Hitteweerstand en hittebestandheid is belangrike kenmerke van staal

2024 Outeur: Howard Calhoun | [email protected]. Laas verander: 2023-12-17 10:16

Hitteweerstand en hitteweerstand is baie belangrike eienskappe. Sommige meganiese ingenieursprodukte werk in baie moeilike toestande by verhoogde temperature. Konvensionele strukturele staal, wanneer dit verhit word, verander skielik hul meganiese en fisiese eienskappe, begin aktief oksideer en vorm skaal, wat heeltemal onaanvaarbaar is en 'n bedreiging van mislukking van die hele samestelling skep, en moontlik 'n ernstige ongeluk. Om by verhoogde temperature te werk, het materiaalingenieurs, met die hulp van metallurge, 'n aantal spesiale staal en legerings geskep. Hierdie artikel gee 'n kort beskrywing van hulle.

Hittebestande staal

Baie mense stel die konsep van hitteweerstand gelyk aan so 'n konsep soos hitteweerstand. Dit moet onder geen omstandighede gedoen word nie. Hitteweerstand word ook rooi brosheid genoem. En hierdie konsep beteken die vermoë van 'n metaal (of legering) om te behouhoë meganiese eienskappe wanneer by verhoogde temperature gewerk word. Dit wil sê, so 'n metaal, selfs wanneer dit tot 'n rooi gloed verhit word (dit is tipies vir temperature bo 550 ° C), sal nie kruip en voldoende styfheid behou nie.

In eenvoudige terme is hittebestandheid die vermoë van 'n materiaal om werkverrigting te handhaaf wanneer dit tot hoë temperature verhit word. Gewone strukturele staal, selfs met effense verhitting, word rekbaar, wat die moontlikheid uitsluit dat dit gebruik word vir die vervaardiging van produkte wat by hoë temperature werk.

Verskillende grade metale en legerings het verskillende hittebestandheid. Hierdie aanwyser hang af van die chemiese samestelling van die materiaal. Hitteweerstandstoetse kan oor 'n lang tydperk uitgevoer word. Maar meestal word monsters wat in 'n oond tot 'n sekere temperatuur verhit is, trektoets getoets vir 'n kort tydperk.

Hittebestande staal

Hitteweerstand, in teenstelling met hittebestandheid, is die vermoë van materiale om die ontwikkeling van korrosieprosesse te weerstaan wanneer by hoë temperature gewerk word. Gewone staal, as dit aan hitte onderwerp word (met die uitsondering van hittebehandeling in 'n beskermende atmosfeer of in 'n vakuum), begin oksideer. Daarbenewens, met langdurige verhitting, begin die koolstof op die oppervlak van die produk uitbrand. As gevolg hiervan is die oppervlak uitgeput van koolstof, wat lei tot 'n skerp verandering in die meganiese eienskappe (hoofsaaklik hardheid) op die oppervlak. Dra weerstand daal. Kry so 'n negatiewe ontwikkelingverskynsel, soos 'n boelie. Hierdie groep staal kan werk by temperature rondom 550 °C.

Om die hittebestandheid van staal te verhoog, word die smelt daarvan met silikon, aluminium en chroom gelegeer. Soms is dit genoeg om die hitteweerstand van die oppervlak van die deel te verhoog. In hierdie geval word gebruik gemaak van silikonisering of aluminisering (versadiging van die oppervlaklaag met onderskeidelik silikon- of aluminiumatome) in 'n poeiermedium.

Hoë smeltpuntmateriaal

Wanneer dit by veral hoë temperature werk, kan die oorweegse materiale nie gebruik word nie, aangesien by 'n temperatuur in die omgewing van 2000 ° C begin smelting plaasvind ('n vloeistoffase word vrygestel). Vir hierdie doeleindes word vuurvaste metale gebruik: wolfram, niobium, vanadium, sirkonium, ensovoorts. Hierdie materiale is redelik duur, maar ingenieurs het nog nie 'n waardige alternatief daarvoor gevind nie.

Karakterisering van chroom- en nikkelgebaseerde legerings

Allooie met hoë hittebestandheid is in groot aanvraag in kragingenieurswese (lemme van stoomturbines, dele van vliegtuigenjins, ensovoorts). Boonop groei die behoefte aan sulke materiale voortdurend. Boonop vereis die produksie van wetenskaplikes om meer en meer gevorderde materiale te bekom wat hul werkverrigting by baie hoë temperature kan handhaaf. Daarom word voortdurend gewerk om die hitteweerstand te verhoog. Nikkel, of eerder om staal met hierdie element te leger, dra daartoe by.

Alle hittebestande staalis met nikkel gelegeer (nie minder nie as 65%). Chrome is 'n moet. Die inhoud van hierdie element moet nie minder as 14% wees nie. Andersins sal die metaaloppervlak intensief geoksideer word.

Staal word addisioneel met aluminium, vanadium en ander vuurvaste elemente gelegeer. Aluminium, byvoorbeeld, selfs by kamertemperatuur is bedek met 'n dun oksiedfilm, wat verhoed dat korrosie diep in die metaal binnedring. Dit wil sê, geen skaal word gevorm nie.