مقاومة الحرارة ومقاومة الحرارة من الخصائص المهمة للفولاذ

2024 مؤلف: Howard Calhoun | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 10:18

مقاومة الحرارة ومقاومة الحرارة من الخصائص المهمة للغاية. تعمل بعض منتجات الهندسة الميكانيكية في ظروف صعبة للغاية في درجات حرارة مرتفعة. الفولاذ الإنشائي التقليدي ، عند تسخينه ، يغير خواصه الميكانيكية والفيزيائية بشكل مفاجئ ، ويبدأ في التأكسد بشكل نشط وتشكيل الحجم ، وهو أمر غير مقبول تمامًا ويخلق تهديدًا بفشل التجميع بأكمله ، وربما وقوع حادث خطير. للعمل في درجات حرارة مرتفعة ، ابتكر مهندسو المواد ، بمساعدة علماء المعادن ، عددًا من أنواع الفولاذ والسبائك الخاصة. هذا المقال يعطي وصفا موجزا لهم.

فولاذ مقاوم للحرارة

يربط الكثير من الناس مفهوم مقاومة الحرارة بمفهوم مثل مقاومة الحرارة. لا ينبغي القيام بذلك تحت أي ظرف من الظروف. تسمى مقاومة الحرارة أيضًا الهشاشة الحمراء. وهذا المفهوم يعني قدرة المعدن (أو السبيكة) على الاحتفاظ بهاخصائص ميكانيكية عالية عند العمل في درجات حرارة مرتفعة. وهذا يعني أن مثل هذا المعدن ، حتى عند تسخينه إلى توهج أحمر (وهو نموذجي لدرجات حرارة أعلى من 550 درجة مئوية) ، لن يزحف ويحتفظ بصلابة كافية.

بعبارات بسيطة ، مقاومة الحرارة هي قدرة المادة على الحفاظ على الأداء عند تسخينها إلى درجات حرارة عالية. يصبح الفولاذ الإنشائي العادي ، حتى مع وجود تسخين طفيف ، مطيلًا ، مما يستبعد إمكانية استخدامه لتصنيع منتجات تعمل في درجات حرارة عالية.

تختلف درجات المعادن والسبائك في مقاومة الحرارة. يعتمد هذا المؤشر على التركيب الكيميائي للمادة. يمكن إجراء اختبارات مقاومة الحرارة على مدى فترة زمنية طويلة. ولكن في أغلب الأحيان ، العينات المسخنة في فرن لدرجة حرارة معينة يتم اختبار شدها لفترة قصيرة من الزمن.

فولاذ مقاوم للحرارة

مقاومة الحرارة ، على عكس مقاومة الحرارة ، هي قدرة المواد على مقاومة تطور عمليات التآكل عند العمل في درجات حرارة عالية. يبدأ الفولاذ العادي ، في حالة تعرضه للحرارة (باستثناء المعالجة الحرارية في جو وقائي أو في فراغ) ، في التأكسد. بالإضافة إلى ذلك ، مع التسخين المطول ، يبدأ الكربون الموجود على سطح المنتج في الاحتراق. نتيجة لذلك ، ينضب الكربون من السطح ، مما يؤدي إلى تغيير حاد في الخصائص الميكانيكية (في المقام الأول الصلابة) على السطح. ارتداء قطرات المقاومة. يحصل على مثل هذا التطور السلبيظاهرة ، مثل الفتوة. هذه المجموعة من الفولاذ يمكن أن تعمل في درجات حرارة حوالي 550 درجة مئوية

من أجل زيادة مقاومة الفولاذ للحرارة ، فإن ذوبانه يكون ممزوجًا بالسيليكون والألمنيوم والكروم. في بعض الأحيان يكفي زيادة المقاومة الحرارية لسطح الجزء. في هذه الحالة ، يتم اللجوء إلى السليكون أو الألمنيوم (تشبع الطبقة السطحية بالسيليكون أو ذرات الألومنيوم ، على التوالي) في وسط مسحوق.

مواد عالية نقطة الانصهار

عند التشغيل في درجات حرارة عالية بشكل خاص ، لا يمكن استخدام المواد المدروسة ، لأنه عند درجة حرارة في المنطقة 2000 درجة مئوية ، يبدأ الذوبان في الحدوث (يتم إطلاق مرحلة سائلة). لهذه الأغراض ، يتم استخدام المعادن المقاومة للصهر: التنجستن والنيوبيوم والفاناديوم والزركونيوم وما إلى ذلك. هذه المواد باهظة الثمن ، لكن المهندسين لم يعثروا بعد على بديل مناسب لها.

توصيف سبائك الكروم والنيكل

السبائك ذات المقاومة العالية للحرارة مطلوبة بشدة في هندسة الطاقة (شفرات التوربينات البخارية ، أجزاء من محركات الطائرات ، وما إلى ذلك). علاوة على ذلك ، فإن الحاجة إلى مثل هذه المواد تتزايد باستمرار. علاوة على ذلك ، يتطلب الإنتاج من العلماء الحصول على المزيد والمزيد من المواد المتقدمة التي يمكنها الحفاظ على أدائها في درجات حرارة عالية جدًا. لذلك ، يجري العمل باستمرار لزيادة مقاومة الحرارة. النيكل ، أو بالأحرى سبائك الصلب مع هذا العنصر ، يساهم في ذلك.

جميع أنواع الفولاذ المقاوم للحرارةمخلوطة بالنيكل (لا تقل عن 65٪). الكروم أمر لا بد منه. يجب ألا يقل محتوى هذا العنصر عن 14٪. خلاف ذلك ، سوف يتأكسد سطح المعدن بشكل مكثف.

الفولاذ مخلوط أيضًا بالألمنيوم والفاناديوم وعناصر حرارية أخرى. الألومنيوم ، على سبيل المثال ، حتى في درجة حرارة الغرفة مغطى بطبقة رقيقة من الأكسيد ، مما يمنع التآكل من التغلغل بعمق في المعدن. أي ، لم يتم تشكيل أي مقياس.