Сооружения и оборудование в теплоэнергетике и металлургии часто эксплуатируются при высоких температурах и при этом испытывают высокие нагрузки и давления. Это требует применения жаропрочных сталей и сплавов.
Жаропрочные стали – это стали и сплавы, обладающие повышенными механическими свойствами при высоких температурах.
Жаропрочность ? это способность стали работать при высоких температурах под действием значительных нагрузок без остаточных деформаций и разрушения. Жаропрочность стали в первую очередь определяются температурой плавления и механическими свойствами при высоких температурах эксплуатации. Основными механическими характеристиками жаропрочности, кроме предела текучести и временного сопротивления, являются ползучесть и длительная прочность (см. п. 4.1.1).
Жаропрочность стали достигается легированием и режимами предшествующей термообработки, определяющими структурное состояние сплава. Основой жаропрочных сталей являются твёрдые растворы легирующих компонентов в a- железе (см. п. 4.2 и 4.2.1) и мелкозернистая структура.
Самым распространённым легирующим элементом в жаропрочных сталях является хром (Х), который благоприятно влияет на жаростойкость и жаропрочность. Сплавы с легирующей добавкой титана (Т) характеризуют достаточная удельная прочность при высоких температурах, хорошие антикоррозионные свойства и значительная жаропрочность. К недостаткам титана следует отнести низкий модуль упругости, т.е. непригодность его для жестких конструкций. Например, сталь 08Х17Т содержит 0,08% углерода, 17% хрома и титана 0,6%.
Жаропрочные сплавы на основе кобальта (К) отличаются высокой коррозионной стойкостью и хорошим сопротивлением к истиранию. Кобальт - тугоплавкий, высокопрочный, коррозионностойкий металл. Пластичность кобальта невысокая. Кобальт используется для изготовления жаропрочных и твердых сплавов в качестве легирующей добавки. Изготовление деталей, работающих при очень высоких температурах, осуществляют из жаропрочных сплавов с легирующей добавкой никеля Ni.
Для работы при очень высоких температурах (1000-2000oC) применяют жаропрочные сплавы из тугоплавких металлов. Тугоплавкими металлами являются те, у которых температура плавления (Тпл) которых выше 1850oC. Это –цирконий – Ц (Тпл = 1855oC), хром - Х (Тпл = 1875oC), ванадий – Ф (Тпл = 1900oC), ниобий – Б (Тпл = 2415oC), молибден – М (Тпл = 2610oC), вольфрам – В (Тпл = 3410oC) и др.
