Stal żaroodporna

Stal żaroodporna

Stal żaroodporna i żarowytrzymała to rozwiązania wykorzystywane na szeroką skalę w przemyśle, do produkcji blach, rur i wielu innych elementów. W przeciwieństwie do zwykłych rodzajów tego surowca stal żaroodporna zawiera stosunkowo niską zawartość węgla w stopie, ponadto dodaje się dodatkowe substancje, które nadają materiałowi odpowiednie właściwości.

Żaroodporność, a żarowytrzymałość

To dwie różne cechy, których zamienne używanie jest błędne. Stal żaroodporna może, ale nie musi być żarowytrzymała.

Pierwszy z terminów odnosi się do odporności na gazy utleniające w temperaturach przekraczających 550 stopni Celsjusza. Stal żaroodporna musi ulegać procesowi polegającemu na tworzeniu się warstwy zgorzeliny na jej powierzchni. Dzięki temu procesowi element wykonany z materiału nie ulega dalszej degradacji związanej z utlenianiem, zgorzelina nie reaguje dalej chemicznie z gazami.

Stal żaroodporna jest przystosowana do długotrwałej pracy w wysokich temperaturach, często stosowana w piecach, rurach, wentylatorach gorących gazów, czy w silnikach spalinowych, gdzie można wyróżnić kolejny podtyp, czyli stal zaworową.

W przypadku stali żarowytrzymałej mówimy o zgoła innych parametrach, które mają znaczenie. Stal żarowytrzymała musi zachowywać swoje własności mechaniczne w temperaturach przekraczających 500 stopni Celsjusza. Jest to szczególnie ważne, bo właśnie ze stali żarowytrzymałej tworzy się elementy, które muszą przekazywać duże obciążenia mechaniczne.

Na koniec warto też dodać, że stal może cechować się obydwoma parametrami jednocześnie. Stal zaworowa, z której powstają m.in. zawory w silnikach spalinowych, mają kontakt z gazami w temperaturach rzędu 1000 stopni, jednocześnie będąc narażone na siły związane z ciśnieniem w komorze spalania. Inną nazwą tego materiału jest stal silchrom.

Rodzaje stali żaroodpornej i żarowytrzymałej

Różne gatunki stali oznacza się za pomocą liter i cyfr, które oznaczają substancje zawarte w stopie i ich procentową ilość. Za przykład może posłużyć stal H6S2. Jak wskazuje nazwa H, czyli chrom w ilości 6% i 2% krzemu.

Materiałami, które wykorzystuje się do uzyskania stali żaroodpornej:

• Krzem (S)
• Glin (J)
• Chrom (H)

Dla stali żarowytrzymałej stosujemy:

• Molibden (M)
• Wanad
• Tytan (T)
• Kobalt (C)
• Chrom (H)
• Krzem (S)
• Wolfram (W)

W przypadku chociażby stali zaworowej, często też stosuje się dodatki, które mają dodać dodatkową odporność na agresywne substancje chemiczne zawarte w paliwie. Innymi słowy, możliwe jest uzyskanie bardzo konkretnych właściwości.

Stal H6S2

Stal H6S2 zawiera w sobie chrom i krzem, które w znacznym stopniu wpływają na jej żaroodporność/wytrzymałość. To ich tlenki tworzą na powierzchni warstwę zgorzeli, która przeciwdziała degradacji materiału. Jest odporna na działanie związków siarki. Stal H6S2 wykorzystuje się do tworzenia elementów nośnych, które nie pracują pod dużym obciążeniem bezwzględnym, ale w trudnych warunkach, w tym zmiennej temperatury.

Stal H25T

Stal ferretyczna o bardzo wysokiej odporności na działanie atmosfery utleniającej, może pracować w temperaturach dochodzących do 1100 stopni Celsjusza. W celu nadania właściwości stali H25T stosuje się chrom, oraz tytan. Wysoka odporność na czynniki chemiczne i temperaturę jest okupiona dużą kruchością, i małą wytrzymałością mechaniczną. Z tego powodu stosuje się ją głównie do tworzenia elementów pieców, w przemyśle szklarskim, czy w kopalniach siarki, wytwórniach gum.

Stal H13JS

Stal H13JS została wzbogacona glinem, chromem i krzemem. Uzyskuje dzięki temu odporność na siarkę i gazy redukujące. Nie jest odporna na atmosferę azotującą i nawęglającą. Na powietrzu pozostaje żaroodporna aż do 950 stopni Celsjusza. Stal H13JS wykorzystuje się do produkcji kotłów, pieców przemysłowych i komór próżniowych.

Stal H18JS

Wysoka żaroodporność na powietrzu, aż do 1050 stopni Celsjusza. Dzięki związkom glinu, chromu i krzemu zachowuje odporność na siarkę. Stal H18JS jest wrażliwa na kontakt z atmosferą nawęglającą i azotującą. Wykorzystuje się do tworzenia nieruchomych elementów kotłów, komór próżniowych i pieców przemysłowych.

Stal H24JS

Gatunek stopu o właściwościach pozwalających na stosowanie w bardzo wysokich temperaturach rzędu 1200 stopni Celsjusza. Jest to możliwe dzięki bardzo wysokiej zawartości chromu w stopie stali H24JS. Oprócz tego jest w niej glin i krzem. Substancje gwarantują odporność na działanie siarki, niestety materiał pozostaje nieodporny na atmosferę azotująca i nawęglającą. Stosuje się w piecach i kotłach przemysłowych.

Stal silchrom i stal zaworowa

Stal silchrom i stal zaworowa to bardzo często określenia tych samych materiałów. Zarówno krzem, jak i chrom wpływają na oba parametry stali, żaroodporność i żarowytrzymałość. Obydwa te czynniki są potrzebne dla stali zaworowej, która musi pracować w ekstremalnych temperaturach. Dla zwiększenia jej odporności stosuje się czasami dodatek molibdenu, który zwiększa twardość, a w efekcie odporność na siłę ciśnienia w komorze spalania. Stal silchrom znajduje też zastosowanie poza silnikami spalinowymi, jednak jest to jej główny obszar pracy.

Tabela właściwości fizyczny stali żaroodpornych i żarowytrzymałych