Отливки из жаропрочных сталей — это детали, отлитые из жаропрочной легированной стали в качестве сырья. В условиях высоких температур сталь, обладающая стойкостью к окислению, достаточной жаропрочностью и хорошей жаростойкостью, называется жаропрочной сталью. По своим свойствам жаропрочную сталь можно разделить на два типа: окислительно-стойкую и жаропрочную сталь. Антиокислительную сталь также называют сталью без оболочки. Под жаропрочной сталью понимают сталь, которая обладает хорошей стойкостью к окислению при высоких температурах и высокой жаропрочностью. При одинаковом химическом составе литое состояние имеет более высокую термическую прочность, чем прокатанное. Литые детали из жаропрочной стали занимают большую долю в области жаростойких сталей.
Некоторые высоколегированные жаропрочные стали трудно поддаются обработке и деформации. Производство отливок не только экономически выгоднее проката, но и отливки обладают более высокой выносливостью. Поэтому жаропрочная литая сталь занимает значительную долю жаропрочных сталей. Помимо литья в песчаные формы, для получения изделий с гладкими поверхностями и точными размерами можно использовать методы прецизионного литья. Центробежное литье часто используется для высокотемпературных печных труб для крекинга синтетического аммиака и этилена.
По металлографической структуре в нормализованном состоянии жаропрочные литые стали можно разделить на четыре категории: перлитные жаропрочные стали, мартенситные жаропрочные стали, ферритные жаропрочные стали и аустенитные жаропрочные стали.
1. Перлитная жаростойкая литая сталь.
Легирующими элементами перлитной жаропрочной литой стали являются преимущественно хром и молибден, их общее количество обычно не превышает 5%. Помимо перлита и феррита в его структуре присутствует еще и бейнит. Этот вид стали обладает хорошей жаропрочностью и технологичностью при 500-600 ℃. Они широко используются для изготовления деталей, устойчивых к температуре ниже 600 ℃, таких как стальные трубы котлов, рабочие колеса паровых турбин, роторы, крепежные детали, сосуды высокого давления, трубопроводы и т. д. Типичные марки: 16Mo, 15CrMo, 12Cr1MoV, 12Cr2MoWVTiB, 10Cr2Mo1. , 25Cr2Mo1V, 20Cr3MoWV и т. д.
Термическая обработка отливок из перлитной жаростойкой стали в основном проводится нормализацией или закалкой и отпуском с целью получения стабильной структуры, хороших комплексных механических свойств и необходимой прочности в условиях высоких температур.
2. Мартенситная жаростойкая литая сталь.
Содержание хрома в мартенситной жаростойкой литой стали обычно составляет 7-13%. Он обладает более высокой жаропрочностью, стойкостью к окислению и коррозионной стойкостью к водяному пару при температуре ниже 650 ℃, но его свариваемость плохая. 1Cr13, 2Cr13, содержащие около 12% хрома, а также разработанные на их основе марки стали 1Cr11MoV, 1Cr12WMoV, 2Cr12WMoNbVB и другие сплавы обычно применяют для изготовления лопаток паровых турбин, дисков, валов, крепежных изделий и т. д. Кроме того, 4Cr9Si2, 4Cr10Si2Mo, и т. д., используемые при производстве выпускные клапаны двигателей внутреннего сгорания также изготавливаются из мартенситных жаропрочных сталей.
Распространенным процессом термической обработки отливок из мартенситной жаростойкой стали является нормализация + отпуск.
3. Ферритная жаростойкая литая сталь.
Ферритная жаропрочная литая сталь содержит больше хрома, алюминия, кремния и других элементов, образуя однофазную ферритную структуру, которая обладает хорошей стойкостью к окислению и стойкостью к газовой коррозии при высоких температурах, но их прочность при высоких температурах низкая, при комнатной температуре хрупкость. больше, а свариваемость плохая. Такие как 1Cr13SiAl, 1Cr25Si2 и т. д. Ферритная жаростойкая литая сталь обычно используется для изготовления деталей, выдерживающих низкие нагрузки и требующих стойкости к высокотемпературному окислению.
Термическая обработка отливок из ферритной жаростойкой стали обычно предполагает отжиг с целью снятия напряжений, а затем быстрое охлаждение (чтобы быстрее пройти зону хрупкости 400-500 ℃).
4. Аустенитная жаростойкая литая сталь.
Аустенитная жаростойкая литая сталь содержит больше аустенитобразующих элементов, таких как никель, марганец, азот и др., при температуре выше 600°С обладает хорошей жаропрочностью и структурной стабильностью, хорошими сварочно-технологическими свойствами. Обычно используется как термостойкий материал, работающий при температуре выше 600°C. Типичные марки: 1Х18Н9Ти (321), 1Х23Н13 (309), 0Х25Н20 (310С), 1Х25Н20С2 (314), 2Х20Мп9Н2С2Н, 4Х14Н14В2Мо и др.
Аустенитную антиокислительную сталь можно подвергнуть высокотемпературной термообработке на раствор для получения хорошей холодной деформации. Аустенитную жаропрочную сталь сначала обрабатывают высокотемпературной обработкой на раствор, а затем проводят старение при температуре на 60-100 ℃ выше температуры использования для стабилизации структуры и выделения второй фазы для укрепления матрицы.
Использование отливок из жаропрочной стали
Жаропрочная сталь часто используется для изготовления деталей и компонентов, работающих при высоких температурах в таких отраслях промышленности, как котлы, паровые турбины, энергетическое машиностроение, промышленные печи, а также авиационная и нефтехимическая промышленность. Помимо жаропрочности, устойчивости к высокотемпературному окислению и коррозии, эти детали также требуют достаточной прочности, хорошей обрабатываемости и свариваемости, а также определенной степени структурной стабильности в зависимости от различных применений.
Некоторые марки жаропрочных легированных сталей и их применение | |
| Марка стали | Рабочая температура и применение |
| 00Cr12 | Температура защиты от окисления 600 ~ 700 ℃, используется в качестве высокотемпературного корпуса клапана высокого давления, горелки. |
| 0Cr13Al | Применимый диапазон температур 700~800℃, лопатка компрессора газовой турбины. |
| 1Кр17 | Антиоксидация при температуре ниже 900 ℃, используется в качестве высокотемпературных деталей и сопел для печей. |
| 1Кр12 | Устойчивость к окислению и высокая термостойкость в диапазоне температур 600 ~ 700 ℃ и используются для высокотемпературных частей лопаток паровых турбин, сопел и клапанов горелок котлов. |
| 1Кр13 | Температура стойкости к окислению составляет 700 ~ 800 ℃, и ее использование такое же, как и у стали 1Cr12. |
| 0Cr18Ni9, 1Cr18Ni9Ti | Температура защиты от окисления ниже 870 ℃, может использоваться в качестве трубы поверхности нагрева котла, деталей нагревательной печи, теплообменника, муфельной печи, конвертера, сопла. |
| 0Х18Н10Т, 0Х18Н11Нб | Он устойчив к высокотемпературной коррозии и окислению в диапазоне температур 400–900 ℃ и может использоваться для трубопроводной арматуры, рабочая температура которой ниже 850 ℃. |
| 0Х23Н13 | Температура защиты от окисления до 980 ℃, используется для жаровой трубы горелки, лопатки паровой турбины, корпуса нагревательной печи, устройства конверсии метана, устройства высокотемпературной сепарации. |
| 0Х25Ни20 | Температура защиты от окисления до 1035 ℃, используется для нагрева деталей печи; Детали газотранспортной системы с рабочей температурой ниже 950 ℃ |
| 0Х17Н12Мо2, 0Х19Н13Мо2 | Температура защиты от окисления не ниже 870 ℃, рабочая температура 600 ~ 750 ℃, теплообменные трубы и печная арматура для химической промышленности и нефтепереработки. |
| 0Х17Н7Ал | Высокотемпературные несущие детали с рабочей температурой ниже 550 ℃. |
Время публикации: 10 сентября 2021 г.