Жаростойкие стали и сплавы

Жаростойкость — это способность металлов и сплавов сопротивляться газовой коррозии при высоких температурах в течение длительного времени. Если деталь или изделие работают в окислительной газовой среде при температурах 500—550 °С без больших нагрузок, то иногда достаточно, чтобы они были только жаростойкими (например, детали нагревательных печей, ящики для цементации и т. д.).

Процесс окисления — это сложный процесс, в результате которого наблюдаются и чисто химическое взаимодействие металла с кислородом, и диффузия атомов кислорода и металла через слой оксидов. Поэтому строение оксидной пленки имеет большое значение для жаростойкости металлов. Чем она плотнее, тем меньше через нее скорость диффузии, тем выше жаростойкость сплава. До 570 °С структура поверхностного слоя сталей состоит из Fe_ и Fe₃O₄, может образоваться и Fe₂O₃. Эти оксиды имеют сложное строение и скорость диффузии в них мала.

При более высоких температурах в слое окалины основным становится оксид FeO (вюстит) с простой решеткой, имеющей дефицит атомов кислорода (твердый раствор вычитания). Поэтому скорость диффузии возрастает, происходит интенсивное образование хрупкой окалины.

Основной способ повышения жаростойкости — легирование хромом, алюминием или кремнием, образующими на поверхности изделия оксиды Cr₂O₃, Al₂O₃ и SiO₂. Эти оксиды — плотные, прочные, тугоплавкие пленки. Поэтому на поверхности стали они создают защитный слой, препятствующий дальнейшему проникновению (диффузии) кислорода в глубь изделия.

Влияние хрома на окалиностойкость стали показано на рис. 170. Поскольку все нержавеющие стали содержат хрома >13 %, они являются и жаростойкими
. Чем выше содержание хрома, тем более окалиностойки стали, например, сталь 15Х25Т окалиностойка до 1100— 1150°С.

Высокой жаростойкостью обладают сильхромы, сильхромали, а также стали 08Х17Т, 15X28, 36Х18Н25С2, ЗОХ13Н7С2, 15Х6СЮ, 15X5. Особенно высокой жаростойкостью обладают сплавы на основе никеля — нихромы.

Высокохромистые и кремнистые чугуны окалиностойки до 1000—1100°С.

Для неответственных деталей, не несущих нагрузок, используют обычные углеродистые стали, подвергнутые диффузионной металлизации.