Ջերմակայունությունը և ջերմակայունությունը պողպատների կարևոր բնութագրիչն են

2025 Հեղինակ: Howard Calhoun | calhoun@techconfronts.com. Վերջին փոփոխված: 2025-01-24 13:18

Ջերմակայունությունը և ջերմակայունությունը շատ կարևոր բնութագրիչներ են: Որոշ մեքենաշինական արտադրանքներ գործում են շատ դժվար պայմաններում բարձր ջերմաստիճանի պայմաններում: Սովորական կառուցվածքային պողպատները, երբ տաքացվում են, կտրուկ փոխում են իրենց մեխանիկական և ֆիզիկական հատկությունները, սկսում են ակտիվորեն օքսիդանալ և ձևավորել մասշտաբներ, ինչը լիովին անընդունելի է և ստեղծում է ամբողջ հավաքի խափանման վտանգ և, հնարավոր է, լուրջ վթար: Բարձր ջերմաստիճաններում աշխատելու համար նյութերի ինժեներները մետալուրգների օգնությամբ ստեղծեցին մի շարք հատուկ պողպատներ և համաձուլվածքներ: Այս հոդվածը տալիս է դրանց համառոտ նկարագրությունը։

Ջերմակայուն պողպատներ

Շատերը ջերմակայունության հասկացությունը նույնացնում են այնպիսի հասկացության հետ, ինչպիսին է ջերմակայունությունը: Ոչ մի դեպքում դա չպետք է արվի: Ջերմային դիմադրությունը կոչվում է նաև կարմիր փխրունություն: Եվ այս հայեցակարգը նշանակում է մետաղի (կամ համաձուլվածքի) պահպանման ունակությունբարձր մեխանիկական հատկություններ բարձր ջերմաստիճաններում աշխատելիս: Այսինքն՝ նման մետաղը, նույնիսկ երբ տաքացվում է մինչև կարմիր փայլը (դա բնորոշ է 550 ° C-ից բարձր ջերմաստիճանի համար), չի սողում և չի պահպանի բավարար կոշտություն։

Պարզ բառերով ասած, ջերմային դիմադրությունը նյութի կարողությունն է պահպանել կատարողականությունը, երբ տաքացվում է բարձր ջերմաստիճանում: Սովորական կառուցվածքային պողպատները, նույնիսկ թեթև տաքացնելով, դառնում են ճկուն, ինչը բացառում է դրանց օգտագործումը բարձր ջերմաստիճանում աշխատող արտադրանքների արտադրության համար:

Մետաղների և համաձուլվածքների տարբեր տեսակներ ունեն տարբեր ջերմակայունություն: Այս ցուցանիշը կախված է նյութի քիմիական կազմից: Ջերմակայունության թեստերը կարող են իրականացվել երկար ժամանակ: Բայց ամենից հաճախ ջեռոցում որոշակի ջերմաստիճանի տաքացվող նմուշները կարճ ժամանակով փորձարկվում են առաձգականության վրա:

Ջերմակայուն պողպատներ

Ջերմակայունությունը, ի տարբերություն ջերմակայունության, բարձր ջերմաստիճաններում աշխատելիս նյութերի կոռոզիոն պրոցեսների զարգացմանը դիմակայելու կարողությունն է: Սովորական պողպատները, եթե ենթարկվում են ջերմության (բացառությամբ պաշտպանական մթնոլորտում կամ վակուումում ջերմային մշակման), սկսում են օքսիդանալ։ Բացի այդ, երկարատև տաքացման դեպքում արտադրանքի մակերեսի ածխածինը սկսում է այրվել: Արդյունքում մակերեսը սպառվում է ածխածնից, ինչը հանգեցնում է մակերեսի մեխանիկական հատկությունների (առաջին հերթին կարծրության) կտրուկ փոփոխության։ Մաշվածության դիմադրությունը նվազում է: Ստանում է այնպիսի բացասական զարգացումերեւույթ, ինչպես կռվարար. Պողպատների այս խումբը կարող է գործել մոտ 550 °C ջերմաստիճանում:

Պողպատի ջերմակայունությունը բարձրացնելու համար դրա հալոցքը համաձուլվում է սիլիցիումով, ալյումինով և քրոմով։ Երբեմն բավական է մեծացնել մասի մակերեսի ջերմային դիմադրությունը։ Այս դեպքում սիլիկոնացման կամ ալյումինացման (մակերեսային շերտի հագեցվածությունը համապատասխանաբար սիլիցիումի կամ ալյումինի ատոմներով) կիրառվում է փոշի միջավայրում։

Բարձր հալման կետով նյութեր

Հատկապես բարձր ջերմաստիճանում աշխատելիս դիտարկվող նյութերը չեն կարող օգտագործվել, քանի որ 2000 ° C ջերմաստիճանի դեպքում սկսում է հալվել (հեղուկ փուլ է ազատվում): Այդ նպատակների համար օգտագործվում են հրակայուն մետաղներ՝ վոլֆրամ, նիոբիում, վանադիում, ցիրկոնիում և այլն։ Այս նյութերը բավականին թանկ են, բայց ինժեներները դեռ չեն գտել դրանց արժանի այլընտրանքը։

Քրոմի և նիկելի հիմքով համաձուլվածքների բնութագրում

Բարձր ջերմակայունությամբ համաձուլվածքները մեծ պահանջարկ ունեն էներգետիկայում (շոգետուրբինների շեղբեր, օդանավերի շարժիչների մասեր և այլն): Ավելին, նման նյութերի կարիքն անընդհատ աճում է։ Ավելին, արտադրությունը գիտնականներից պահանջում է ձեռք բերել ավելի ու ավելի առաջադեմ նյութեր, որոնք կարող են պահպանել իրենց արդյունավետությունը շատ բարձր ջերմաստիճաններում: Հետեւաբար, ջերմային դիմադրության բարձրացման ուղղությամբ աշխատանքներ են տարվում անընդհատ: Դրան նպաստում է նիկելը, ավելի ճիշտ՝ այս տարրի հետ լեգիրված պողպատը։

Բոլոր ջերմակայուն պողպատներհամաձուլված են նիկելով (65%-ից ոչ պակաս)։ Chrome-ը պարտադիր է: Այս տարրի պարունակությունը չպետք է պակաս լինի 14%-ից: Հակառակ դեպքում մետաղի մակերեսը ինտենսիվորեն կօքսիդանա։

Պողպատները լրացուցիչ համաձուլված են ալյումինի, վանադիումի և այլ հրակայուն տարրերի հետ: Ալյումինը, օրինակ, նույնիսկ սենյակային ջերմաստիճանում ծածկված է բարակ օքսիդ թաղանթով, որը կանխում է կոռոզիայից մետաղի խորը թափանցումը: Այսինքն՝ սանդղակ չի ձևավորվում։