Распространенные легирующие элементы и их функции в жаропрочных сталях.

Жаропрочная сталь может сохранять хорошие характеристики в условиях высоких температур без добавления различных легирующих элементов. Каждый из этих элементов играет уникальную роль в улучшении характеристик жаропрочной стали.

Хром (Cr) — ключевой элемент жаропрочной стали, повышающий ее стойкость к окислению. Он образует на поверхности стали плотную пленку оксида хрома, которая действует как прочный экран и эффективно предотвращает дальнейшую диффузию кислорода внутрь стали, тем самым защищая ее от окисления. Между тем, хром может повысить жаропрочность и твердость стали, делая жаропрочную сталь более прочной при высоких температурах.

Никель (Ni) может значительно улучшить ударную вязкость и усталостную прочность стали. В условиях высоких температур сталь склонна к усталостным трещинам из-за различных напряжений. Добавление никеля может сохранить хорошие характеристики стали при повторяющихся нагрузках и предотвратить повреждение. Более того, когда никель используется в сочетании с хромом, он может значительно улучшить стойкость к окислению и коррозии жаропрочной стали, позволяя ей стабильно работать даже в суровых высокотемпературных агрессивных средах.

Основная функция молибдена (Мо) — повышение жаропрочности и сопротивления ползучести стали. При длительной высокой температуре и нагрузке сталь подвергается медленной пластической деформации, а именно явлению ползучести. Молибден может эффективно подавлять эту деформацию, повышать долговечность стали при высоких температурах и обеспечивать сохранение стабильной формы и характеристик жаростойкой стали во время длительной эксплуатации при высоких температурах.

Такие элементы, как ванадий (V) и титан (Ti), могут образовывать небольшие карбиды. Эти карбиды диспергированы и распределены в структуре стали, играя роль в дисперсионном упрочнении, например, добавляя к стали бесчисленное количество крошечных «гвоздей», улучшая ее прочность и твердость, а также улучшая ее характеристики при высоких температурах.

Именно синергетический эффект этих легирующих элементов придает жаропрочной стали превосходные свойства, позволяющие широко использовать ее во многих высокотемпературных областях промышленности.