Окалиностійкість середньовуглецевих жаростійких хромоалюмінієвих сталей в екстремальних умовах

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorЯмшинський, М. М.
dc.contributor.authorФедоров, Г. Є.
dc.contributor.authorYamshinskij, Mykhail M.
dc.contributor.authorFedorov, Grigoriy E.
dc.contributor.authorЯмшинский, М. М.
dc.contributor.authorФедоров, Г. Е.
dc.date.accessioned2018-12-14T17:34:06Z
dc.date.available2018-12-14T17:34:06Z
dc.date.issued2017
dc.description.abstractenBackground. From the analysis of exploitation of heat-resistant details of thermal power and metallurgical equipment, it was found that the basic characteristic of metallic materials working under extreme conditions is oxidation resistance. However, the choice of materials for work in the conditions of high temperatures and aggressive environments should be made taking into account not only its oxidation resistance but also the possibility of this material to work long time in the conditions of thermal cycling without being damaged, thus thinking about its heat-resistance. Consequently, it is tremendously important to determine the oxidation resistance of iron-based alloys in extreme conditions depending on the presence of main elements – chrome and aluminium – in their content on the basis of study of formation processes on the item surface of high-quality protective oxides films. Objective. The aim of the paper is to establish the selection rules of heat-resistant iron-based alloys for work in extreme conditions depending on temperatures and aggressive environments and to accumulate some information on their oxidation resistance for the creation of a database and development of methodology how to forecast special properties of alloys. Methods. Models with 10 mm in diameter and 20 mm in length were tested in a tubular stove at the temperature of 1200 and 1250 °C during 100 hours. Oxidation resistance was determined by a weight method. Phase composition and structure were explored by modern X-ray structural and metallographic methods. Results. Processes and mechanisms of formation of oxide scale in the conditions of exploitation of items under the temperature 1250 °C in different aggressive environments are established. The optimum boundaries of concentration of basic chemical elements – chrome and aluminium – in heat-resistant alloys for work in extreme conditions depending on temperatures and environments are determined. A database for development of methodology for forecasting of the special properties of Cr-Al steels depending on their chemical composition is created. Conclusions. Optimal concentration of chrome in heat-resistant Cr steels for work of items at temperatures up to 1100 °C can be considered 25–30 %. To provide high oxidation resistance of items working at temperatures up to 1250 °C in aggressive gas environments, the concentration of Cr in a metal should be within the limits of 25–30 %, and aluminium – from 2.0 to 3.5 %, the relation [% Cr]/[% Al] = 7–10 must be executed. Various gas environments differently effect on oxidation resistance of steels. At the temperatures of 1200 °C items in the water steam environment oxidize faster, and slower in the carbon dioxide environment.uk
dc.description.abstractruПроблематика. Анализом эксплуатации жаростойких деталей теплоэнергетического и металлургического оборудования установлено, что основной характеристикой металлических материалов, которые работают в экстремальных условиях, является окалиностойкость. Однако выбор материала для работы в условиях высоких температур и агрессивных сред следует осуществлять с учетом не только их окалиностойкости, но и возможности этого материала длительное время работать в условиях теплосмен без разрушения, то есть необходимо учитывать его термостойкость. Следовательно, важным вопросом является определение прежде всего окалиностойкости сплавов на основе железа в экстремальных условиях в зависимости от содержания в них основных элементов – хрома и алюминия – на основании изучения процессов образования на поверхности изделий высококачественных защитных пленок оксидов. Цель исследования. Целью работы является установление правил выбора жаростойких сплавов на основе железа для работы в экстремальных условиях в зависимости от температур и агрессивных сред, а также накопление сведений относительно их окалиностойкости для создания базы данных и разработки методологии прогнозирования специальных свойств сплавов. Методика реализации. Испытанию поддавали образцы диаметром 10 мм и длиной 20 мм в трубчатой печи при температуре 1200 и 1250 °С на протяжении 100 ч. Окалиностойкость определяли весовым методом. Фазовый состав и структуру исследовали современными рентгеноструктурными и металлографическими методами. Результаты исследований. Установлены процессы и механизмы образования окалины в условиях эксплуатации изделий до 1250 °С в разных агрессивных средах. Определены оптимальные границы содержания основных химических элементов – хрома и алюминия – в жаростойких сплавах для работы в экстремальных условиях в зависимости от температур и сред. Создана база данных для разработки методологии прогнозирования специальных свойств хромоалюминиевых сталей в зависимости от их химического состава. Выводы. Оптимальным содержанием хрома в жаростойких хромистых сталях для работы изделий при температурах до 1100 °С следует считать 25–30 %. Для обеспечения высокой окалиностойкости изделий, которые работают при температурах до 1250 °С в агрессивных газовых средах, концентрация хрома в металле должна быть в пределах 25–30 %, а содержание алюминия – от 2,0 до 3,5 %, при этом должно выполняться отношение [% Cr]/[% Al] = 7–10. Разнообразные газовые среды по-разному влияют на окалиностойкость хромоалюминиевых сталей. При температурах 1200 °С быстрее всего окисляются изделия в среде водяного пара, медленнее всего – в среде углекислого газа.uk
dc.description.abstractukПроблематика. Аналізом експлуатації жаростійких деталей теплоенергетичного та металургійного устаткування установлено, що основною характеристикою металевих матеріалів, які працюють в екстремальних умовах, є окалиностійкість. Проте вибір матеріалу для роботи в умовах високих температур і агресивних середовищ слід здійснювати з урахуванням не тільки їх окалиностійкості, але й можливості цього матеріалу тривалий час працювати в умовах теплозмін без руйнування, тобто необхідно враховувати його термостійкість. Отже, важливим завданням є визначення насамперед окалиностійкості сплавів на основі заліза в екстремальних умовах залежно від вмісту в них основних елементів – хрому й алюмінію – на підставі вивчення процесів утворення на поверхні виробів високоякісних захисних оксидних плівок. Мета дослідження. Метою роботи є установлення правил вибору жаростійких сплавів на основі заліза для роботи в екстремальних умовах залежно від температур і агресивних середовищ, а також накопичення відомостей щодо їх окалиностійкості для створення бази даних і розроблення методології прогнозування спеціальних властивостей сплавів. Методика реалізації. Випробовуванню піддавали зразки діаметром 10 мм і довжиною 20 мм у трубчастій печі за температур 1200 та 1250 °С протягом 100 год. Окалиностійкість визначали ваговим методом. Фазовий склад і структуру досліджували сучасними рентгеноструктурними та металографічними методами. Результати досліджень. Установлено процеси та механізм утворення окалини в умовах експлуатації виробів до 1250 °С у різних агресивних середовищах. Визначено оптимальні межі вмісту основних хімічних елементів – хрому й алюмінію – в жаростійких сплавах для роботи в екстремальних умовах залежно від температур і середовищ. Створено базу даних для розроблення методології прогнозування спеціальних властивостей хромоалюмінієвих сталей залежно від їх хімічного складу. Висновки. Оптимальним вмістом хрому в жаростійких хромистих сталях для роботи виробів за температур до 1100 °С слід вважати 25–30 %. Для забезпечення високої окалиностійкості виробів, які працюють за температур до 1250 °С в агресивних газових середовищах, концентрація хрому в металі має бути в межах 25–30 %, а вміст алюмінію – від 2,0 до 3,5 %, при цьому має виконуватися відношення [% Cr]/[% Al] = 7–10. Різноманітні газові середовища по-різному впливають на окалиностійкість хромоалюмінієвих сталей. За температур 1200 °С найшвидше окиснюються вироби в середовищі водяної пари, найповільніше – в середовищі вуглекислого газу.uk
dc.format.pagerangeС. 90–98uk
dc.identifier.citationЯмшинський, М. М. Окалиностійкість середньовуглецевих жаростійких хромоалюмінієвих сталей в екстремальних умовах / М. М. Ямшинський, Г. Є. Федоров // Наукові вісті НТУУ «КПІ» : міжнародний науково-технічний журнал. – 2017. – № 5(115). – С. 90–98. – Бібліогр.: 19 назв.uk
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/1810-0546.2017.5.97966
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/25405
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.sourceНаукові вісті НТУУ «КПІ» : міжнародний науково-технічний журнал, 2017, № 5(115)uk
dc.subjectхромuk
dc.subjectалюмінійuk
dc.subjectхромоалюмінієва стальuk
dc.subjectструктураuk
dc.subjectфазовий складuk
dc.subjectокалиностійкістьuk
dc.subjectChromeuk
dc.subjectAluminiumuk
dc.subjectCr-Al steeluk
dc.subjectStructureuk
dc.subjectPhase compositionuk
dc.subjectOxidation resistanceuk
dc.subjectхромuk
dc.subjectалюминийuk
dc.subjectхромоалюминиевая стальuk
dc.subjectструктураuk
dc.subjectфазовый составuk
dc.subjectокалиностойкостьuk
dc.subject.udc621.745.55uk
dc.titleОкалиностійкість середньовуглецевих жаростійких хромоалюмінієвих сталей в екстремальних умовахuk
dc.title.alternativeOxidation Resistance of Medium-Carbon Heat-Resistant Cr-Al Steels in Extreme Conditionsuk
dc.title.alternativeОкалиностойкость среднеуглеродистых жаростойких хромоалюминиевих сталей в экстремальных условияхuk
dc.typeArticleuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
NVKPI2017-5_11.pdf
Розмір:
358.61 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
7.74 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Наукові вісті НТУУ «КПІ»: міжнародний науково-технічний журнал, № 5(115)