Φυσικές ιδιότητες ανθεκτικού στη θερμότητα χάλυβα
Προφανώς, το πιο σημαντικό χαρακτηριστικό του ανθεκτικού στη θερμότητα χάλυβα είναι η αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία, η οποία μπορεί να διατηρήσει κανονικό σχήμα τεμαχίου και απαιτήσεις απόδοσης εργασίας σε περιβάλλον εργασίας υψηλής θερμοκρασίας. Έτσι, εκτός από την αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες, ποιες είναι οι βασικές φυσικές ιδιότητες του ανθεκτικού στη θερμότητα χάλυβα; Τώρα θα τα απαριθμήσουμε ένα προς ένα.
Αντοχή στη διάβρωση υψηλής θερμοκρασίας από ανθεκτικό στη θερμότητα χάλυβα
Ο ανθεκτικός στη θερμότητα χάλυβας λειτουργεί συχνά σε σύνθετο διαβρωτικό περιβάλλον υψηλής θερμοκρασίας. Η αντοχή στη διάβρωση σε υψηλές θερμοκρασίες είναι μια πολύ σημαντική απαίτηση απόδοσης του ανθεκτικού στη θερμότητα χάλυβα. Η διάβρωση υψηλής θερμοκρασίας είναι η αντίδραση υλικών με διάφορα αέρια περιβάλλοντα σε υψηλές θερμοκρασίες. Οι κύριες μορφές διάβρωσης αερίου υψηλής θερμοκρασίας είναι: οξείδωση σε υψηλή θερμοκρασία, βουλκανισμός, νιτρίωση, ενανθράκωση και άλλες μορφές. Επιπλέον, υπάρχουν ρούχα λιωμένο αλάτι υψηλής θερμοκρασίας, διάβρωση υγρού μετάλλου υψηλής θερμοκρασίας.
Οι φυσικές ιδιότητες του ανθεκτικού στη θερμότητα χάλυβα είναι ανθεκτικές στην οξείδωση σε υψηλή θερμοκρασία
Όταν η συγγένεια μεταξύ μετάλλου και οξυγόνου είναι μεγάλη και η διαλυτότητα του οξυγόνου στο κρυσταλλικό χρώμιο φτάσει σε κορεσμό, σχηματίζονται νιτρίδια στην επιφάνεια του μετάλλου. Μόλις σχηματιστεί μια μεμβράνη οξειδίου, η συνέχιση της διαδικασίας οξείδωσης θα εξαρτηθεί από δύο παράγοντες: (α) τον ρυθμό αντίδρασης στη διεπιφάνεια, συμπεριλαμβανομένου του ρυθμού αντίδρασης στη διεπιφάνεια μετάλλου/οξειδίου και της διεπαφής οξειδίου/αερίου. (β) ο ρυθμός διάχυσης του υλικού που συμμετέχει στην αντίδραση μέσω του φιλμ οξειδίου. Γενικά, όταν η μεταλλική επιφάνεια αντιδρά αρχικά με το οξυγόνο για να παραχθεί ένα εξαιρετικά λεπτό φιλμ οξειδίου, η αντίδραση διεπαφής παίζει πρωταγωνιστικό ρόλο, δηλαδή η αντίδραση διεπαφής είναι ο παράγοντας ελέγχου για το σχηματισμό φιλμ οξειδίου. Ωστόσο, με την ανάπτυξη της μεμβράνης οξειδίου, η διαδικασία διάχυσης σταδιακά θα παίζει όλο και πιο σημαντικό ρόλο ως παράγοντας ελέγχου για τη συνεχή οξείδωση. Το φιλμ οξειδίου που σχηματίζεται στην επιφάνεια του μετάλλου είναι γενικά στερεό, αλλά σύμφωνα με τη φύση του φιλμ οξειδίου, σε υψηλότερες θερμοκρασίες, ορισμένα οξείδια μετάλλων είναι υγρά και μερικά είναι αέρια.
Χρώμιο, αλουμίνιο, πυρίτιο και στοιχεία σπάνιων γαιών προστίθενται στον ανθεκτικό στη θερμότητα χάλυβα για να σχηματιστεί ένα πλήρες και πυκνό προστατευτικό φιλμ οξειδίου με οξυγόνο. Η εφαρμογή επίστρωσης στη μεταλλική επιφάνεια είναι επίσης μια σημαντική μέθοδος για τη βελτίωση της αντοχής στην οξείδωση σε υψηλή θερμοκρασία. Για παράδειγμα, η αλουμίνωση, η σιλικονοποίηση ή το χρώμιο-αλουμίνιο, η χρώμιο-πυριτίωση στην επιφάνεια του ανθεκτικού στη θερμότητα χάλυβα έχουν σημαντικά αντιοξειδωτικά αποτελέσματα.
Φυσικές ιδιότητες ανθεκτικών στη θερμότητα χάλυβων ανθεκτικών σε βουλκανισμό υψηλής θερμοκρασίας
Ο βουλκανισμός σε υψηλή θερμοκρασία είναι μια πιο σοβαρή μορφή διάβρωσης υψηλής θερμοκρασίας από την καθαρή οξείδωση, επειδή η μεμβράνη σουλφιδίου έχει μεγαλύτερη συγκέντρωση ελαττώματος από τη μεμβράνη οξειδίου και είναι πιο επιρρεπής σε ρωγμές και θρυμματισμό, ειδικά το χαμηλό σημείο τήξης του θειούχου, υψηλός ατμός πίεση και χαμηλό ευτηκτικό σημείο των περισσότερων σουλφιδίων. Κατά τη διάρκεια του βουλκανισμού, η ύπαρξη μορφής θείου έχει επίδραση στον ρυθμό βουλκανισμού σε υψηλή θερμοκρασία. Το θείο της φάσης ατμού μπορεί να έχει τη μορφή ατμού θείου, διοξειδίου του θείου, τριοξειδίου του θείου, υδρόθειου και οργανικού θείου. Όταν υπάρχουν ταυτόχρονα θείο και οξυγόνο, συχνά σχηματίζεται στην επιφάνεια του μετάλλου ένα μικτό στρώμα σκουριάς από οξείδια και σουλφίδια, το οποίο είναι πιο προστατευτικό από τα σουλφίδια που παράγονται στο H2S ή τους οργανικούς ατμούς θείου και θείου.
Δεδομένου ότι ο βουλκανισμός είναι παρόμοιος με την οξείδωση, η βασική θεωρία της οξείδωσης και τα βασικά μέτρα οξείδωσης των υφασμάτων είναι εφαρμόσιμα στον βουλκανισμό. Η προσθήκη χρωμίου, αλουμινίου, πυριτίου και άλλων στοιχείων κράματος στον χάλυβα μπορεί να αποτρέψει ή να επιβραδύνει τον βουλκανισμό σε υψηλές θερμοκρασίες σε κάποιο βαθμό.
Φυσικές ιδιότητες ανθεκτικών στη θερμότητα χάλυβων έναντι εναζώτου σε υψηλή θερμοκρασία
Η νιτρίωση διαφέρει από την οξείδωση και τον βουλκανισμό και η μορφή αποτυχίας της είναι επίσης διαφορετική. Κατά τη νιτρίωση, το τελικό προϊόν μπορεί να είναι όλα τα στρώματα νιτριδίου, αλλά η αντίσταση στη διάβρωση του στρώματος είναι φτωχή σε υδατικό διάλυμα ή η πλαστικότητα του μετάλλου μειώνεται λόγω της διάχυσης αζώτου στο μέταλλο και όταν ένα συνεχές στρώμα νιτριδίου δεν μπορεί να σχηματιστεί στη μεταλλική επιφάνεια, το στρώμα είναι πολύ πράσινο. Επομένως, δεν υπάρχει σχεδόν καμία προστατευτική επίδραση στο βασικό. Επομένως, μόλις σχηματιστεί η νιτρίωση στη μεταλλική επιφάνεια, η συνολική απόδοση του μεταλλικού υλικού θα μειωθεί σημαντικά.
Ο σίδηρος, το χρώμιο, το αλουμίνιο, το τιτάνιο και άλλα στοιχεία σχηματίζονται εύκολα νιτρίδια. Το νικέλιο, ο χαλκός και άλλα στοιχεία δεν σχηματίζουν σταθερά νιτρίδια ακόμη και σε υψηλές θερμοκρασίες. Επομένως, το νικέλιο, ο χαλκός και άλλα στοιχεία έχουν επίδραση στην αναστολή της νιτρίωσης. Σε μια μικτή ατμόσφαιρα (όπως μια ατμόσφαιρα που περιέχει θείο), το νικέλιο δεν μπορεί να αναστείλει τη νιτρίωση λόγω του εύκολου βουλκανισμού του. Ωστόσο, στην πρακτική μηχανική, το υλικό με υψηλό χρώμιο νικελίου εξακολουθεί να είναι το καλύτερο υλικό για να αντισταθεί στη νιτρίωση σε υψηλή θερμοκρασία. Η προοξείδωση του υλικού έχει κάποια επίδραση στη βελτίωση της αντοχής του στην οξείδωση, ειδικά για τον ανοξείδωτο ανθεκτικό στη θερμότητα χάλυβα.
