Điều Gì Làm Cho Thép Chịu Nhiệt? - Tin Tức - WorldironSteel

Thép có khả năng chống oxy hóa tốt và độ bền nhiệt độ cao trong điều kiện nhiệt độ cao được gọi là thép chịu nhiệt, thường được sử dụng trong sản xuất nồi hơi, tua bin hơi nước, máy điện, lò công nghiệp và các bộ phận cho hàng không, hóa dầu và các lĩnh vực nhiệt độ cao khác. Hôm nay chúng ta sẽ tìm hiểu điều gì làm cho thép chịu nhiệt trở nên đặc biệt?

Chống oxy hóa ở nhiệt độ cao

Khả năng chống oxy hóa ở nhiệt độ cao của kim loại liên quan đến khả năng chống lại quá trình oxy hóa của thép dưới nhiệt độ cao. Oxy hóa là một ăn mòn hóa học điển hình, phản ứng hóa học tiếp xúc với kim loại và oxy là ăn mòn oxy hóa, các sản phẩm ăn mòn (màng oxy hóa) bám vào bề mặt kim loại trong không khí nhiệt độ cao, khí đốt và không khí oxy hóa khác. Với sự phát triển của quá trình oxy hóa, độ dày của màng oxit tiếp tục tăng. Việc kim loại có tiếp tục oxy hóa sau khi oxy hóa đạt đến một mức độ nhất định trực tiếp hay không phụ thuộc vào hiệu suất của màng oxit trên bề mặt kim loại. Nếu một màng oxit dày đặc và ổn định được hình thành với lực liên kết cao và cường độ cao của màng oxit với kim loại ma trận, nó có thể ngăn chặn sự khuếch tán của các nguyên tử oxy vào kim loại và làm giảm tốc độ oxy hóa. Nếu không, nó sẽ đẩy nhanh quá trình oxy hóa và làm cho bề mặt kim loại bong tróc và rơi ra, dẫn đến sự hỏng hóc sớm của các bộ phận.

Thành phần của lớp oxit trên bề mặt thép có liên quan đến nhiệt độ. Lớp oxit bao gồm Fe2O3 + Fe3O4 đậm đặc, có thể ngăn chặn hiệu quả quá trình khuếch tán oxy dưới 570oC. Khi được làm nóng hơn 570oC, màng oxit bao gồm FeO + Fe2O3 + Fe3O4 (từ trong ra ngoài). FeO lỏng và xốp, chiếm khoảng 90% độ dày của toàn bộ màng oxit. Các nguyên tử kim loại và nguyên tử oxy rất dễ lan truyền qua lớp FeO để đẩy nhanh quá trình oxy hóa. FeO nhiệt độ cao làm giảm đáng kể khả năng chống oxy hóa của thép. Nhiệt độ càng cao, tốc độ khuếch tán và oxy hóa nguyên tử càng nhanh.

Phương pháp chính để cải thiện khả năng chống oxy hóa của thép là bổ sung các nguyên tố hợp kim, như Cr, Si và Al, để khi thép tiếp xúc với oxy ở nhiệt độ cao, nó tạo thành màng oxy hóa nóng chảy dày đặc Cr2O3, SiO2 và Al2O3 đầu tiên, bao phủ bề mặt của thép chặt chẽ và ngăn chặn quá trình oxy hóa tiếp theo của nó.

Nhiệt độ cao

Độ bền nhiệt độ cao của kim loại liên quan đến điện trở của vật liệu kim loại đối với tải cơ học ở nhiệt độ cao, đó là điện trở của vật liệu kim loại đối với biến dạng dẻo và hư hỏng ở nhiệt độ cao. Các tính chất cơ học của kim loại ở nhiệt độ cao khác rất nhiều so với ở nhiệt độ phòng. Khi nhiệt độ làm việc lớn hơn nhiệt độ kết tinh lại, kim loại tạo ra biến dạng dẻo và làm cứng. Bên cạnh đó bị ảnh hưởng bởi các lực bên ngoài, sản xuất kết tinh lại và làm mềm.

Các tính chất cơ học của kim loại ở nhiệt độ cao có liên quan đến nhiệt độ, thời gian và cấu trúc vi mô. Creep thường xảy ra ở nhiệt độ cao, nghĩa là khi nhiệt độ làm việc lớn hơn nhiệt độ kết tinh lại, ứng suất làm việc vượt quá giới hạn đàn hồi ở nhiệt độ đó và kim loại chậm biến dạng theo thời gian. Điện trở của kim loại càng cao, độ bền nhiệt độ càng cao.

Độ bền nhiệt độ cao của kim loại thường được biểu thị bằng giới hạn leo và độ bền. Giới hạn leo là giá trị ứng suất khi biến dạng dư của kim loại đạt đến một giá trị nhất định sau một khoảng thời gian ở một nhiệt độ nhất định. Độ bền bền liên quan đến giá trị ứng suất của vật liệu kim loại ở nhiệt độ không đổi trong một khoảng thời gian nhất định. Ở nhiệt độ cao, cường độ ranh giới hạt của vật liệu kim loại thấp hơn so với hạt bên trong, do đó, việc thêm các nguyên tố hợp kim để tăng nhiệt độ kết tinh lại, tạo thành cacbua đặc biệt ổn định và sử dụng vật liệu tinh thể thô để giảm ranh giới hạt có thể cải thiện nhiệt độ cao một cách hiệu quả cường độ của thép.

Mo là một nguyên tố hợp kim quan trọng trong thép ferrite chống leo với nhiệt độ hoạt động lên tới 530 ° C.Molybdenum trong dung dịch rắn có thể làm giảm tốc độ leo của thép rất hiệu quả. Molypden có thể làm chậm sự kết tụ và đông cứng của cacbua ở nhiệt độ cao. Vanadi, titan và niobi là những nguyên tố tạo thành cacbua mạnh, có thể tạo thành cacbua phân tán tốt và cải thiện độ bền nhiệt độ cao của thép. Các hợp chất titan, niobi và carbon cũng có thể ngăn ngừa sự ăn mòn liên kết tinh của thép austenit ở nhiệt độ cao hoặc sau khi hàn.