На відміну від котлової сталі, жароміцні та жаростійкі вироби використовуються в діапазоні робочих температур 800-1150℃. Це загальноприйняті діапазони, і кожен сорт з конкретної підгрупи має окреме призначення, межу повзучості, тимчасову стійкість до повзучості, а також середовище, в якому він може працювати протягом певного часу. Ці сталі відрізняються високою стійкістю до корозійного впливу окислювальної атмосфери при високих температурах.

За жаростійкість відповідає, серед іншого, хром, який, наприклад, в сталі Р6М5, H6S2 - X10CrAl7 міститься в кількості близько 5-8%. При контакті з високою температурою і складним середовищем на поверхні виробу в результаті окислення з'являються оксиди (тобто окалина), товщина яких збільшується із зростанням робочої температури. Весь процес покриття виробу триває тільки до певного моменту утворення достатнього шару, що витримує певне середовище, який щільно прилягає до неушкоджених поверхонь і важко видаляється, захищаючи всередині виробу інші легуючі добавки.

У багатьох випадках економія на сталі призводить до руйнування виробу, оскільки занадто низький вміст легуючих добавок викликає розтріскування цих оксидів і сприяє повторному утворенню нових шарів, що призводить до руйнування виробу в досить короткі терміни.

Жаростійкість сталі

Жаростійкістю або стійкістю до газової корозії називається стійкість сплаву до впливу хімічних газів, парів і реагентів, а також до температури, що перевищує 550 °C, без урахування навантажень, яким додатково піддається даний виріб. Жароміцні сталі містять у своєму хімічному складі від 5 до 30% хрому. Крім хрому, найбільш часто зустрічаються легуючі елементи алюміній (Al), кремній (Si) і титан (Ti), а також у невеликих кількостях ніобій (Nb), церій (Ce) і азот (N).

Частина жароміцних сталей за своїми властивостями може одночасно виконувати роль жаростійких сталей, і це марки з додаванням нікелю з аустенітною та аустенітно-феритною структурою. Вміст вуглецю в жароміцних сталях досягає 0,30%, завдяки чому ці матеріали мають відповідну твердість і зносостійкість.

Слід також додати, що кремній і алюміній, що додаються в невеликих кількостях, покращують термічну обробку матеріалу. За структурою розрізняють феритні жароміцні сталі, аустенітні жароміцні сталі та аустенітно-феритні жароміцні сталі. Вони використовуються скрізь, де, крім високої температури, потрібно, щоб вироби у вигляді прутків, труб, листів були стійкі до впливу сполук сірки, вихлопних газів двигунів, азотуючих і вуглецевих середовищ. Використовуються в якості сталі для камер цементації, сталі для захисних кожухів термоелементів, шин в печах, сталі для деталей вакуумних камер, сталі для жароміцних труб промислових печей.

Жароміцна сталь — специфікація

У свою чергу, жароміцність визначає стійкість сплаву або високолегованої сталі до багаторазових деформацій, викликаних навантаженнями в результаті роботи елемента при високих температурах. Жаростійкі марки сталі мають аустенітну структуру і в своєму хімічному складі містять від 13 до 28% хрому і від 8 до 27% нікелю. Залежно від марки сплаву пропорції цих елементів регулюються залежно від передбачуваного середовища експлуатації конкретного виробу (особливо в хромонікелевих сплавах).

Легуючими добавками, які підвищують температуру рекристалізації і плавлення, а також збільшують ступінь зв'язку атомів кристалічної решітки твердого розчину, є хром, титан і кремній, а також ванадій, молібден, вольфрам і кобальт. Рівень вуглецю в сталях, типових для жароміцних сталей, у порівнянні з жаростійкими сталями, підтримується на досить низькому рівні – максимум до 0,16%, що відносно часто зустрічається в аустенітних структурах.

Властивості жароміцної сталі підвищуються за рахунок сегрегаційного зміцнення і в результаті зміцнення при стисненні, проте в результаті пластичної деформації при низьких температурах і коагуляції фаз властивості знижуються.

Клапанна сталь СИЛЬХРОМ — застосування та специфікація

Хром і кремній – CrSi – утворюють дует, який у розмовній мові називають сталлю SilChrom, а офіційна назва якого – клапанні сталі. Вони являють собою вузьку групу жароміцних сталей, призначених для використання в авіаційних двигунах, двигунах внутрішнього згоряння відповідальних машин, а також в автомобілебудуванні для виготовлення деталей клапанів і самих клапанів.

Найчастіше виробляються у вигляді поковок для клапанів, стійкі до газів вихлопних газів авіаційних двигунів, не схильні до ерозії від пилу вихлопних газів, мають високий коефіцієнт твердості до температури, не деформуються під час роботи, легко піддаються формуванню при пластичній і механічній обробці, і, як небагато з жароміцних сталей, мають мартенситну структуру.

Вміст вуглецю в цій групі сталей становить близько 0,4-0,6%, робоча температура досягає 750℃, а в якості виробу для обробки вони поставляються в м'якому стані. Додавання вольфраму і молібдену в мартенситні клапанні сталі протидіє крихкості і підвищує безпеку в процесі відпуску. Обробка клапанних сталей полягає в гартуванні при температурах 1000-1200℃, а відпуск — при температурі 720-850℃ з охолодженням у воді або повітрі.

У групі клапанних сталей також зустрічаються менш популярні сталі з аустенітною та аустенітно-феритною структурою. В аустенітних сталях основними добавками є азот, нікель і марганець, які разом з хромом утворюють аустенітоутворюючі елементи. У порівнянні з хромо-кремнієвими сталями, аустенітні сталі характеризуються ще більшою міцністю при високих температурах.

Прутки, листи, труби, стійкі до високих температур і спеки

Вищеописані жароміцні та жаростійкі сталі визначають стандарти PN-71/H-86022, PN-80/H-87045, галузевий стандарт BN-63/0644-02 та євростандарти PN-EN 10095, PN-EN 10088-1, PN-EN 10302, PN-EN 10269, PN-EN 10090, відповідно до яких поставляються:

Термостійкі та жароміцні труби згідно з PN-96/H-74245, PN-85/H-74242, EN 10216-5, EN 10217-7
Жароміцні та жаростійкі листи за PN-83/H-92128, PN-86/H-92138, BN-63/0642-01, ZN-62/0632-03, PN-EN 10088-2,
Поковки та прутки вільно ковані з клапанної, жароміцної та жаростійкої сталі за PN-93/H-93004, BN-65/0631-06, PN-60/H-94010, PN-EN 10250
Холоднокатані жароміцні та жаростійкі стрічки за PN-93/H-92332, PN-83/H-92336, PN-EN 10088-2
Жароміцні та жаростійкі сталеві прутки з клапанної сталі згідно з PN-93/H-93004, PN-60/H-93013, ZN-62/0632-03,
Профілі стійкі до високих температур і термостійкі, гнуті холодним способом PN-EN 10088-5
Прутки зі світлою поверхнею, жароміцні та жаростійкі згідно з PN-86/H-93026, BN-63/0644 PN-EN 10088-3,PN-EN 10088-5
Жароміцні та жаростійкі проволоки за PN-86/H-93026, PN-87/H-92610, PN-EN 10088-3, PN-EN 10088-5