עמידות בחום ועמידות בחום הם מאפיינים חשובים של פלדות

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 10:27

עמידות בחום ועמידות בחום הם מאפיינים חשובים מאוד. חלק ממוצרי הנדסת מכונות פועלים בתנאים קשים מאוד בטמפרטורות גבוהות. פלדות מבניות קונבנציונליות, כאשר הן מחוממות, משנות בפתאומיות את תכונותיהן המכניות והפיזיקליות, מתחילות להתחמצן באופן פעיל וליצור אבנית, דבר שאינו מקובל לחלוטין ויוצר איום של כישלון של המכלול כולו, ואולי תאונה חמורה. כדי לעבוד בטמפרטורות גבוהות, מהנדסי חומרים, בעזרת מתכות, יצרו מספר פלדות וסגסוגות מיוחדות. מאמר זה נותן תיאור קצר שלהם.

פלדות עמידות בחום

אנשים רבים משווים את המושג עמידות בחום למושג כמו עמידות בחום. בשום פנים ואופן אין לעשות זאת. עמידות בחום נקראת גם שבירות אדומה. ומושג זה אומר את היכולת של מתכת (או סגסוגת) לשמורתכונות מכניות גבוהות בעבודה בטמפרטורות גבוהות. כלומר, מתכת כזו, גם כשהיא מחוממת לזוהר אדום (היא אופיינית לטמפרטורות מעל 550 מעלות צלזיוס), לא תזדחל ותשמור על קשיחות מספקת.

במונחים פשוטים, עמידות בחום היא היכולת של חומר לשמור על ביצועים כשהוא מחומם לטמפרטורות גבוהות. פלדות מבניות רגילות, אפילו עם חימום קל, נעשות רקיעות, מה שמונע את האפשרות להשתמש בהן לייצור מוצרים הפועלים בטמפרטורות גבוהות.

לדרגות שונות של מתכות וסגסוגות יש עמידות שונה בחום. אינדיקטור זה תלוי בהרכב הכימי של החומר. בדיקות עמידות בחום יכולות להתבצע על פני תקופה ארוכה של זמן. אבל לרוב, דגימות שחוממו בתנור לטמפרטורה מסוימת נבדקות מתיחה לפרק זמן קצר.

פלדות עמידות בחום

עמידות בחום, בניגוד לעמידות בחום, היא יכולתם של חומרים להתנגד להתפתחות תהליכי קורוזיה בעת עבודה בטמפרטורות גבוהות. פלדות רגילות, אם הן נתונות לחום (למעט טיפול בחום באווירה מגינה או בוואקום), מתחילות להתחמצן. בנוסף, עם חימום ממושך, הפחמן על פני המוצר מתחיל להישרף. כתוצאה מכך, פני השטח מתרוקנים מפחמן, מה שמוביל לשינוי חד בתכונות המכניות (בעיקר קשיות) על פני השטח. ירידת התנגדות ללבוש. מקבל התפתחות כזו שליליתתופעה, כמו בריון. קבוצה זו של פלדות יכולה לפעול בטמפרטורות סביב 550 מעלות צלזיוס.

כדי להגביר את עמידות הפלדה בחום, ההמסה שלה מסוגגת בסיליקון, אלומיניום וכרום. לפעמים זה מספיק כדי להגדיל את עמידות החום של פני השטח של החלק. במקרה זה, נעשה שימוש בסיליקון או אלומיניזציה (רוויה של שכבת פני השטח באטומי סיליקון או אלומיניום, בהתאמה) במדיום אבקה.

חומרים בנקודת התכה גבוהה

כאשר פועלים בטמפרטורות גבוהות במיוחד, לא ניתן להשתמש בחומרים הנחשבים, שכן בטמפרטורה באזור 2000 מעלות צלזיוס, מתחילה להתרחש התכה (משתחרר שלב נוזלי). למטרות אלה, מתכות עקשן משמשים: טונגסטן, ניוביום, ונדיום, זירקוניום, וכן הלאה. חומרים אלה יקרים למדי, אבל המהנדסים עדיין לא מצאו חלופה ראויה עבורם.

אפיון של סגסוגות מבוססות כרום וניקל

סגסוגות בעלות עמידות בחום גבוהה מבוקשות מאוד בהנדסת כוח (להבים של טורבינות קיטור, חלקים של מנועי מטוסים וכן הלאה). יתר על כן, הצורך בחומרים כאלה גדל כל הזמן. יתרה מכך, הייצור דורש מהמדענים להשיג יותר ויותר חומרים מתקדמים שיכולים לשמור על ביצועיהם בטמפרטורות גבוהות מאוד. לכן, נמשכת כל הזמן עבודה להגברת עמידות החום. ניקל, או ליתר דיוק מסיגת פלדה עם אלמנט זה, תורם לכך.

כל הפלדות עמידות בחוםסגסוגת ניקל (לא פחות מ-65%). כרום הוא חובה. התוכן של אלמנט זה לא צריך להיות פחות מ-14%. אחרת, פני המתכת יעברו חמצון אינטנסיבי.

פלדות מסווגות בנוסף עם אלומיניום, ונדיום ואלמנטים עקשנים אחרים. אלומיניום, למשל, גם בטמפרטורת החדר מכוסה בסרט תחמוצת דק, המונע מהקורוזיה לחדור לעומק המתכת. כלומר, לא נוצר סולם.