Spis treści
Stale żaroodporne, określane nierzadko również jako stale żarowytrzymałe to w najprostszym tłumaczeniu grupa stopów stali odpornych na sprzyjające procesowi korozji oddziaływanie gorących gazów i spalin utleniających. Ten rodzaj materiału odznacza się wysokim stopniem ochrony w tym zakresie w temperaturach osiągających pułap powyżej 550 stopni Celsjusza.
Za żaroodporność wspomnianych stali odpowiada przede wszystkim ich optymalnie opracowany skład chemiczny, wzbogacony o dodatki, takie jak m.in. krzem oraz aluminium. Dzięki tym czynnikom stale żarowytrzymałe w warunkach standardowo utleniających pierwiastek chromu, zamiast poddawać się korodowaniu, generują na swojej powierzchni specjalną powłokę tlenkową zabezpieczająca przed zachodzeniem tego procesu. Jednocześnie nadmieniona warstwa tlenków przeciwdziała także negatywnemu oddziaływaniu na strukturę materiału siarki mogącej znajdować się w atmosferze eksploatacji.
W przypadku z kolei atmosfer redukujących, w ramach których nie dochodzi do powstania tlenków, silne stężenie niklu w strukturze stali żaroodpornych zwiększa ich podatność na szkodliwy wpływ siarki, jednak z drugiej strony zapobiega azotowaniu i nawęglaniu materiału.
Stale żarowytrzymałe – klasyfikacja ze względu na strukturę
Jeśli chodzi o strukturę, stale żaroodporne można podzielić na trzy główne kategorie. Są to stopy ferrytyczne, austenityczne, a także ferrytyczno-austenityczne, przy czym pierwsza z tych grup stanowi jednocześnie najbardziej podstawową. W praktyce nie jest to jednak wariant idealny, ponieważ w porównaniu do stali austenitycznych, stopy ferrytyczne cechują się niższym współczynnikiem strukturalnej stabilności – na przestrzeni długotrwałej eksploatacji w relatywnie wysokich temperaturach ich podatność na przemiany strukturalne jest istotnie większa, niż w przypadku żaroodpornych stali austenitycznych.
Żaroodporność i żarowytrzymałość – od czego zależy ich intensywność?
Żaroodporność odnosi się stricte do właściwości stali, za sprawą której w wysokich temperaturach na ich powierzchni tworzy się specjalna zgorzelina chroniąca je przed szkodliwym działaniem gazów utleniających. Żarowytrzymałość z kolei definiuje się jako skłonność materiału do znoszenia naprężeń mechanicznych w temperaturach przekraczających 550 stopni Celsjusza, czyli tym samym zdolność do przeciwdziałania procesowi pełzania.
Stale żaroodporne można optymalizować zarówno w ramach pierwszego, jak i drugiego z podanych powyżej aspektów. W tym celu – w zakresie żaroodporności – stosuje się dodatki w postaci np. ceru lub innych pierwiastków ziem rzadkich, za sprawą których zmniejszona zostaje podatność zabezpieczającej powłoki tlenkowej na złuszczanie się. Polepszony stopień żarowytrzymałości uzyskać można z kolei poprzez wykorzystanie procesów utwardzania wydzieleniowego oraz umacniania zgniotowego stali żarowytrzymałych, a także wzbogacając ich recepturę o dodatkowe pierwiastki stopowe, takie jak Co, Cr, Mo, Si, Ti, W czy też V.