Жаропрочные и жаростойкие сплавы — особый класс материала, разработанный специально для работы при высоких температурах. Используются они в одних и тех же отраслях производства: авиации, ракетостроении, энергетике, металлургии и в химической промышленности.
А чтобы правильно выбирать и максимально эффективно использовать тот или иной сплав, необходимо знать их свойства и понимать разницу между ними. Разбираем, чем жаропрочность отличается от жаростойкости.
Жаропрочность
Главная особенность жаропрочной стали — это стойкость к разрушению и деформации под влиянием высоких температур. Жаропрочность определяют два свойства: сопротивление ползучести и повышенный предел прочности.
Ползучесть — это медленная деформация при наличии постоянных нагрузок. А предел прочности — это механическое напряжение, выше которого происходит разрушение материала. Эти два свойства и обеспечивают жаропрочность.
Чтобы достигнуть жаропрочности, в состав сплава вводят определенный процент кремния, хрома или алюминия. Эти элементы помогают формировать кристаллическую структуру металла с нужными параметрами и снижают его окисляемость.
Пример: жаропрочный сплав 08ХН35ВТЮ. Из него изготавливают детали двигателей и турбин, работающих при температуре 700-800 °С.
Жаростойкость
Жаростойкие стали проявляют устойчивость к окислению при воздействии горячих химических сред.
Коррозия работает так: железо взаимодействует с внешними средами, например, с кислородом. В результате они соединяются, и получается коррозионный слой. А если процесс происходит при высокой температуре, то образуется многофазовый окисленный слой с образованием окалины. Вот от такой окалины защищает жаростойкость. Поэтому это свойство ещё называют окалиностойкость.
Для придания жаропрочности, сплавы легируют титаном, ниобием, ванадием или молибденом. Сочетание этих элементов с железом влияет на показатели прочности, а также на максимально возможную температуру деформации.
Пример: жаростойкая сталь 30Х13Н7С2. Она рассчитана на работу при температуре до +950 °C. Из такой стали делают, например, клапаны автомобильных моторов.
При этом, эти два вида материала не обладают свойствами друг друга. Жаропрочные стали могут быть уязвимы, допустим, к газовой коррозии. А жаростойкие сплавы могут быть не способны способность сохранять форму или структурную целостность при длительном сильном нагреве.
Однако, если ваш проект предусматривает изготовление деталей, которые обладают обоими этими свойствами — то есть смысл выбирать специальные сплавы. Они так и называются: жаростойкие и жаропрочные. Это, например, ХН77ТЮ или 40Х9С2.