Жароупорные свойства хромистых и сложнолегированных сталей

Жароупорные свойства хромистых и сложнолегированных сталейСлабую окисляемость хромистой стали в присутствии кремния и алюминия следует объяснить диффузией легирующих элементов к поверхности металла и реакцией их здесь с кислородом, проникающим через окисную пленку. В результате, содержание в окалине кремния и молибдена возрастает в 1,30-4-1,70, а хрома в 1,50 раза сравнительно с содержанием этих элементов в стали. У стали с 6% Сг и 1,5% Si после длительного нагрева (300 час.) во внутреннем слое окалины обнаруживается 7% Сг и около 3,0% Si. Приведенные данные представляют крупный интерес, так как показывают, что при рациональном выборе композиции сравнительно мало легированной стали можно получить прочную и высокожароупорную сталь. Изучение влияния легирующих элементов на образование окалины позволяет установить общую закономерность, заключающуюся в том, что на границе поверхности стали и окалины происходит обогащение стали легирующими элементами, в том числе кремнием, алюминием и хромом.

В результате этого поверхностный слой окалины содержит закись железа. Легирующие элементы вступают во взаимодействие с закисью железа, замещая либо кислород, либо железо последней. В случае наличия алюминия, кремния и хрома эти элементы образуют неизоморфные окислы А1203, FeO, Si02 и FeOCr203 (или Cr203) и их способность к диффузии, сравнительно с железом, является весьма незначительной.

Устойчивость против окисления хромоалюминиевой стали объясняется незначительной склонностью этих окислов к диффузии через имеющуюся закись железа. Возникающий новый вид кристаллов должен образовать вокруг железа плотную защитную пленку, через которую не могли бы диффундировать атомы железа. Что касается низкоуглеродистых (0,12-4-0,15% С) сталей с 15-4-18% Сг, то они обладают достаточно заметным сопротивлением окислению при повышенных температурах.

Рекомендуется применять стали, содержащие 10-4-14% Сг, при условии их нагрева в процессе работы до температуры 815°, а стали, содержащие 15-4-18% Сг, до температуры 870°. Стали с содержанием 20-4-30% Сг весьма устойчивы против окисления при высоких температурах и коррозиеустойчивы при нормальной температуре в окислительных средах.