Для эффективной работы в условиях экстремально высоких температур для прецизионных сплавов и сталей критическое значение имеют такие свойства, как жаропрочность и жаростойкость. Это особенно важно для компонентов установок, подвергаемых значительным механическим нагрузкам. Сюда входят авиационные двигатели, газовые турбины, тепловые электростанции, промышленные насосные печи, а также оборудование на нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий.
Жаростойкость (окалиностойкость) определяется способностью металлов сопротивляться химической коррозии в условиях повышенной температуры в сухой газовой среде. Это связано с образованием на поверхности металлов оксидных пленок, которые выступают в роли защитного барьера. Например, железо (Fe) c кислородом (O2) при температурах до 560–600°C образует плотно-связанные окалиностойкие оксидные пленки Fe2O3 и Fe3O4, что затрудняет диффузию атомов металла (катионов) и кислорода (анионов). Однако при более высоких температурах (свыше 600°C) эти пленки разрушаются, и на поверхности металла образуется слой рыхлого оксида FeO, что способствует интенсивному окислению сталей и сплавов на основе железа.
Одним из ключевых факторов, влияющих на жаростойкость материалов, является их химический состав, поскольку именно он определяет защитные свойства оксидных пленок. В таблице 1 приведено сравнение окалиностойкости нескольких химических элементов — чистых металлов.
Таблица 1 - Жаростойкость металлов на воздухе при рабочих температурах
Жаропрочность материала определяется его способностью сохранять свою прочность при высоких температурах. Основные показатели жаропрочности включают предел длительной прочности и предел ползучести, которые должны соответствовать условиям эксплуатации готовых изделий или конструкций.
Выбор критерия жаропрочности для прецизионных сплавов и сталей зависит от запланированного срока службы машины или механизма, изготовленных из данного материала. В таблице 2 приведены рекомендованные сроки службы жаропрочных конструкций в зависимости от их назначения.
Таблица 2 - Срок службы жаропрочных конструкций
История суперсплавов началась в 1929 году, когда ученые Бедфорд и Пиллинг внесли изменения в хром-никелевый сплав. Добавив к нему титан (Ti) и алюминий (Al), они смогли значительно увеличить сопротивление ползучести материала. Интересно, что суперсплавы были обнаружены незадолго до разработки реактивных двигателей. Первые прототипы самолетов с турбинными двигателями, созданные в Англии и Германии в 30-х годах XX века, требовали новых материалов, способных выдерживать экстремальные условия работы: высокие температуры и повышенное нагрузки.
В течение длительного времени суперсплавы производили только для военной промышленности в качестве основного материала для создания реактивных двигателей. Но в середине прошлого века подобные материала стали востребованы и в других отраслях промышленности, в частности, для изготовления различных приводных устройств (газопроводных насосов, газовых турбин для электростанций). С 1950-х до 1960-х годов началась интенсивная разработка жаропрочных суперсплавов по всему миру, что привело к совершенствованию технологий и увеличению объемов производства. С течением времени эти материалы стали неотъемлемой частью авиационной и энергетической промышленности, обеспечивая надежность и долговечность в самых экстремальных условиях эксплуатации.
Одним из ключевых требований, предъявляемых к суперсплавам, является минимальное содержание вредных примесей, таких как сера (S), фосфор (P), свинец (Pb), висмут (Bi) и теллур (Te). А основная цель исследователей и инженеров в этой области заключается в повышении надежности и экономической эффективности путем снижения использования дорогостоящих легирующих элементов при температурах до 680°C. Среди перспективных направлений развития стоит выделить применение материалов на основе никеля (Ni).
Одним из видов продукции Петербургского завода прецизионных сплавов являются коррозионностойкие стали марок 12Х18Н9, 12Х18Н10Т, 12Х18Н9СМР (ЭП-414). Они проходят строгий контроль качества на каждом этапе производства, что позволяет гарантировать их соответствие самым высоким стандартам.
По вопросам приобретения холоднокатаной ленты из коррозионностойких сталей, а также прецизионных сплавов обращайтесь по указанному телефону или оставляйте заявки на сайте.
На предприятии активно идет освоение производства жаростойких и жаропрочных хром-никелевых (ХН53БМТЮ, аналог зарубежного сплава NN 718) и молибден-хром-никелевых сплавов, чему способствует работа научно-исследовательского центра.
Узнать об условиях сотрудничества и технических возможностях научно-исследовательского центра ПЗПС можно, позвонив по телефону +7 812 740-76-87 или написав на почту nic@pzps.tech. Наши специалисты свяжутся с вами в кратчайшие сроки и подробно ответят на все вопросы.
