Isı direnci ve ısı direnci çeliklerin önemli özellikleridir

2024 Yazar: Howard Calhoun | [email protected]. Son düzenleme: 2023-12-17 10:43

Isı direnci ve ısı direnci çok önemli özelliklerdir. Bazı makine mühendisliği ürünleri, yüksek sıcaklıklarda çok zor koşullarda çalışır. Geleneksel yapı çelikleri, ısıtıldığında aniden mekanik ve fiziksel özelliklerini değiştirir, aktif olarak oksitlenmeye ve kireç oluşturmaya başlar, bu tamamen kabul edilemez ve tüm montajın arızalanması ve muhtemelen ciddi bir kaza tehdidi oluşturur. Yüksek sıcaklıklarda çalışmak için malzeme mühendisleri, metalurjistlerin yardımıyla bir dizi özel çelik ve alaşım yarattı. Bu makale, bunların kısa bir açıklamasını verir.

Isıya dayanıklı çelikler

Birçok insan ısı direnci kavramını ısı direnci gibi bir kavramla eşitler. Hiçbir koşulda bu yapılmamalıdır. Isı direncine kırmızı kırılganlık da denir. Ve bu kavram, bir metalin (veya alaşımın) tutma yeteneği anlamına gelir.yüksek sıcaklıklarda çalışırken yüksek mekanik özellikler. Yani, böyle bir metal, kırmızı bir parıltıya ısıtıldığında bile (550 ° C'nin üzerindeki sıcaklıklar için tipiktir), sürünmez ve yeterli sertliği korumaz.

Basit bir ifadeyle, ısı direnci, bir malzemenin yüksek sıcaklıklara ısıtıldığında performansını koruma yeteneğidir. Sıradan yapı çelikleri, hafif ısıtmayla bile sünek hale gelir ve bu da yüksek sıcaklıklarda çalışan ürünlerin imalatında kullanılma olasılığını ortadan kaldırır.

Farklı sınıflardaki metaller ve alaşımlar farklı ısı direncine sahiptir. Bu gösterge, malzemenin kimyasal bileşimine bağlıdır. Isıya dayanıklılık testleri uzun bir süre boyunca gerçekleştirilebilir. Ancak çoğu zaman, bir fırında belirli bir sıcaklığa kadar ısıtılan numuneler kısa bir süre için çekme testine tabi tutulur.

Isıya dayanıklı çelikler

Isı direnci, ısı direncinin aksine, malzemelerin yüksek sıcaklıklarda çalışırken korozyon süreçlerinin gelişimine direnme yeteneğidir. Sıradan çelikler, ısıya maruz kaldıklarında (koruyucu atmosferde veya vakumda ısıl işlem hariç), oksitlenmeye başlar. Ayrıca uzun süreli ısıtma ile ürünün yüzeyindeki karbon yanmaya başlar. Sonuç olarak, yüzeyde karbon tükenir, bu da yüzeydeki mekanik özelliklerde (öncelikle sertlik) keskin bir değişikliğe yol açar. Aşınma direnci düşer. Böyle olumsuz bir gelişme alırfenomen, kabadayı gibi. Bu çelik grubu 550 °C civarında sıcaklıklarda çalışabilir.

Çeliğin ısı direncini arttırmak için eriyiği silikon, alüminyum ve krom ile alaşımlanır. Bazen parça yüzeyinin ısı direncini arttırmak yeterlidir. Bu durumda, silikonlaştırma veya aluminleştirmeye (sırasıyla yüzey tabakasının silikon veya alüminyum atomları ile doygunluğu) bir toz ortamında başvurulur.

Yüksek erime noktalı malzemeler

Özellikle yüksek sıcaklıklarda çalışırken, 2000 ° C civarında bir sıcaklıkta erime meydana geldiğinden (bir sıvı faz serbest bırakılır) düşünülen malzemeler kullanılamaz. Bu amaçlar için refrakter metaller kullanılır: tungsten, niyobyum, vanadyum, zirkonyum vb. Bu malzemeler oldukça pahalıdır, ancak mühendisler henüz onlar için değerli bir alternatif bulamadılar.

Krom ve nikel bazlı alaşımların karakterizasyonu

Yüksek ısı direncine sahip alaşımlar, enerji mühendisliğinde (buhar türbinlerinin kanatları, uçak motorlarının parçaları vb.) büyük talep görmektedir. Ayrıca, bu tür malzemelere olan ihtiyaç sürekli artmaktadır. Üstelik üretim, bilim adamlarının performanslarını çok yüksek sıcaklıklarda koruyabilen daha gelişmiş malzemeler elde etmelerini gerektiriyor. Bu nedenle, ısı direncini artırmak için sürekli çalışmalar yapılmaktadır. Nikel veya daha doğrusu bu elementle çelik alaşımı buna katkıda bulunur.

Tüm ısıya dayanıklı çeliklernikel ile alaşımlıdır (en az %65). Chrome bir zorunluluktur. Bu elemanın içeriği %14'ten az olmamalıdır. Aksi takdirde metal yüzey yoğun bir şekilde oksitlenecektir.

Çelikler ayrıca alüminyum, vanadyum ve diğer refrakter elementlerle alaşımlanır. Örneğin alüminyum, oda sıcaklığında bile, korozyonun metalin derinliklerine nüfuz etmesini önleyen ince bir oksit film ile kaplanır. Yani ölçek oluşturulmaz.