Жаростойкие и жаропрочные стали и сплавы

Согласно ГОСТ 5632—2014 «Стали высоколегированные и сплавы коррозионностойкие, жаростойкие и жаропрочные» к группе жаростойких (окалиностойких) отнесены стали и сплавы, обладающие стойкостью против химического разрушения поверхности в газовых средах при температурах выше 550 °С, работающие в ненагруженном или слабонагруженном состоянии. К сталям и сплавам этой группы предъявляют достаточно сложный комплекс требований, включающий наряду с высоким сопротивлением газовой коррозии хорошую технологичность в металлургическом переделе (изготовление листов и ленты) и при изготовлении сложных сварных конструкций. Требуется также определенный уровень жаропрочности, поскольку в отличие от сплавов сопротивления, используемых для электронагревателей и также обладающих высоким сопротивлением окислению, жаростойкие конструкционные стали и сплавы в процессе эксплуатации обычно испытывают воздействие механических напряжений, хотя бы от собственной массы детали (детали печных конструкций).
Жаростойкость материалов измеряется изменением массы образца за определенное время при определенных условиях испытания (обычно при постоянных температуре и составе атмосферы) и выражается величиной изменения массы за данный отрезок времени либо в единицах скорости. Чем меньше эти величины, тем выше жаростойкость. Основным элементом, определяющим уровень жаростойкости сталей и сплавов, является хром, образующий защитную пленку, состоящую из Cr₂O₅ или шпинели NiO•Cr₂O₃ или более сложного состава типа (Fe,Ni)O•(Cr,Fe)₂O₃. Поскольку хром определяет также и коррозионную стойкость сталей, в процессе развития качественной металлургии высоколегированных сталей было установлено, что целый ряд материалов обладает как коррозионной стойкостью, так и жаростойкостью. К таким материалам относятся стали типа 20Х23Н18, 20Х20Н14С2, 20Х25Н20С2 и сплав ХН78Т. Поэтому четкую границу между коррозионностойкими и жаростойкими материалами провести нельзя.

Жаростойкие и жаропрочные стали и сплавы, применяются в машиностроении, в энергетике, нефтехимической и химической, в том числе авиационной промышленности. Эти материалы способны длительное время работать при высоких температурах в сложнонапряженном состоянии при одновременном воздействии агрессивной внешней среды и сохранять свои физико-механические свойства. Области использования жаростойких и жаропрочных сталей и сплавов в промышленности очень разнообразны: сварные конструкции, муфели, деталей печного оборудования, экраны, газоходы, опоры, подвески и т.д. Сплавы на никелевой основе могут быть рекомендованы к применению только для весьма ответственных назначений в авиационной и ракетно-космической технике.

Металлопродукция из жаропрочных и жаростойких сплавов выпускается в виде холоднокатаного или горячекатаного листа, проволоки, а также прутка горячекатаного и кованного, либо со специальной отделкой поверхности (обточенных, или шлифованных). При выборе жаропрочной стали цена отходит на второй или на третий план, после получения необходимых эксплуатационных характеристик и срока изготовления.