Proprietà fisiche dell'acciaio resistente al calore
Ovviamente, la caratteristica più importante dell'acciaio resistente al calore è la resistenza alle alte temperature, che può mantenere la normale forma del pezzo e i requisiti di prestazione lavorativa in un ambiente di lavoro ad alta temperatura. Quindi, oltre alla resistenza alle alte temperature, quali sono le proprietà fisiche di base dell’acciaio resistente al calore? Ora li enumereremo uno per uno.
Resistenza alla corrosione ad alta temperatura dell'acciaio resistente al calore
L'acciaio resistente al calore spesso funziona in un ambiente corrosivo complesso ad alta temperatura. La resistenza alla corrosione alle alte temperature è un requisito prestazionale molto importante dell'acciaio resistente al calore. La corrosione ad alta temperatura è la reazione dei materiali con vari ambienti gassosi ad alte temperature. Le principali forme di corrosione del gas ad alta temperatura sono: ossidazione ad alta temperatura, vulcanizzazione, nitrurazione, carbonizzazione e altre forme. Inoltre, ci sono indumenti di sale fuso ad alta temperatura, corrosione dei metalli liquidi ad alta temperatura.
Le proprietà fisiche dell'acciaio resistente al calore sono resistenti all'ossidazione ad alta temperatura
Quando l'affinità tra metallo e ossigeno è elevata e la solubilità dell'ossigeno nel cromo cristallino raggiunge la saturazione, sulla superficie del metallo si formano nitruri. Una volta che si è formato un film di ossido, la continuazione del processo di ossidazione dipenderà da due fattori: (a) la velocità di reazione all'interfaccia, inclusa la velocità di reazione all'interfaccia metallo/ossido e all'interfaccia ossido/gas; (b) la velocità di diffusione del materiale partecipante alla reazione attraverso il film di ossido. In generale, quando la superficie metallica reagisce inizialmente con l'ossigeno per produrre una pellicola di ossido estremamente sottile, la reazione di interfaccia gioca un ruolo di primo piano, cioè la reazione di interfaccia è il fattore di controllo per la formazione della pellicola di ossido. Tuttavia, con la crescita della pellicola di ossido, il processo di diffusione giocherà gradualmente un ruolo sempre più importante come fattore di controllo per il proseguimento dell'ossidazione. La pellicola di ossido formata sulla superficie del metallo è generalmente solida, ma a seconda della natura della pellicola di ossido, a temperature più elevate, alcuni ossidi metallici sono liquidi e altri gassosi.
Cromo, alluminio, silicio e elementi di terre rare vengono aggiunti all'acciaio resistente al calore per formare una pellicola protettiva di ossido completa e densa con l'ossigeno. Anche l'applicazione del rivestimento sulla superficie metallica è un metodo importante per migliorare la resistenza all'ossidazione ad alta temperatura. Ad esempio, l'alluminizzazione, la siliconizzazione o l'alluminio-cromo, la siliconizzazione al cromo sulla superficie dell'acciaio resistente al calore hanno effetti antiossidanti significativi.
Proprietà fisiche degli acciai resistenti al calore resistenti alla vulcanizzazione ad alta temperatura
La vulcanizzazione ad alta temperatura è una forma più grave di corrosione ad alta temperatura rispetto alla pura ossidazione, poiché la pellicola di solfuro ha una concentrazione di difetti maggiore rispetto alla pellicola di ossido ed è più soggetta a fessurazioni e scheggiature, in particolare il basso punto di fusione del solfuro, l'alto vapore pressione e basso punto eutettico della maggior parte dei solfuri. Durante la vulcanizzazione, la forma di esistenza dello zolfo ha un effetto sulla velocità di vulcanizzazione ad alta temperatura. Lo zolfo in fase vapore può essere sotto forma di vapore di zolfo, anidride solforosa, triossido di zolfo, idrogeno solforato e solfuro organico. Quando zolfo e ossigeno sono presenti contemporaneamente, sulla superficie del metallo si forma spesso uno strato misto di ruggine di ossidi e solfuri, che è più protettivo dei solfuri prodotti nell'H2S o dello zolfo organico e dei vapori di zolfo.
Poiché la vulcanizzazione è simile all'ossidazione, la teoria di base dell'ossidazione e le misure di base dell'ossidazione tessile sono applicabili alla vulcanizzazione. L'aggiunta di cromo, alluminio, silicio e altri elementi leganti all'acciaio può prevenire o rallentare in una certa misura la vulcanizzazione ad alta temperatura.
Proprietà fisiche degli acciai resistenti al calore contro la nitrurazione ad alta temperatura
La nitrurazione è diversa dall'ossidazione e dalla vulcanizzazione e anche la sua forma di cedimento è diversa. Durante la nitrurazione, il prodotto finale può essere costituito da tutti strati di nitruro, ma la resistenza alla corrosione dello strato è scarsa in soluzione acquosa, oppure la plasticità del metallo è ridotta a causa della diffusione di azoto nel metallo, e quando uno strato continuo di nitruro non può formarsi sulla superficie metallica, lo strato è molto verde. Pertanto, non c'è quasi alcun effetto protettivo sulla base. Pertanto, una volta che si forma la nitrurazione sulla superficie metallica, le prestazioni complessive del materiale metallico saranno significativamente ridotte.
Ferro, cromo, alluminio, titanio e altri elementi sono facili da formare nitruri; Nichel, rame e altri elementi non formano nitruri stabili anche a temperature elevate. Pertanto, il nichel, il rame e altri elementi hanno un effetto sull'inibizione della nitrurazione. In un'atmosfera mista (come un'atmosfera contenente zolfo), il nichel non può inibire la nitrurazione a causa della sua facile vulcanizzazione. Tuttavia, nell'ingegneria pratica, il materiale ad alto contenuto di nichel-cromo è ancora il materiale migliore per resistere alla nitrurazione ad alta temperatura. La preossidazione del materiale ha un certo effetto sul miglioramento della sua resistenza all'ossidazione, soprattutto per l'acciaio inossidabile resistente al calore.
