Жаропрочная-сталь – это сталь с -стойкостью к высокотемпературному окислению и-прочностью при высоких-температурах. Устойчивость к высокотемпературному-окислению является важным условием обеспечения длительной-работы заготовок при высоких температурах. В окислительных средах, таких как высокотемпературный воздух, кислород вступает в химическую реакцию с поверхностью стали, образуя различные слои оксида железа. Этот оксидный слой очень пористый, теряет первоначальные свойства стали и легко отслаивается. Чтобы улучшить стойкость стали к высокотемпературному окислению, в сталь добавляют легирующие элементы, тем самым изменяя структуру оксидов. Обычно используемые легирующие элементы включают хром, кремний и алюминий. Они реагируют с кислородом, образуя на поверхности стали плотный и стабильный оксидный слой или пассивирующий слой, такой как Cr2O3, SiO2 или Al2O3, который защищает сталь от дальнейшего окисления. Более высокие количества хрома, кремния и алюминия приводят к лучшей стойкости к высокотемпературному окислению, но чрезмерное количество кремния и алюминия ухудшает механические свойства и технологичность стали. Поэтому в жаропрочной стали-в качестве основного легирующего элемента используется хром, а в качестве вспомогательных элементов — кремний и алюминий. Короче говоря, стойкость стали к высокотемпературному окислению связана только с ее химическим составом.
Высокотемпературная-прочность – это способность стали выдерживать механические нагрузки в течение длительного периода времени при высоких температурах. Сталь испытывает два основных типа механических нагрузок при высоких температурах: размягчение (прочность снижается с повышением температуры) и ползучесть (медленно увеличивающаяся с течением времени пластическая деформация под постоянным напряжением). Пластическая деформация стали при высоких температурах обусловлена внутризеренным и зернограничным скольжением. Легирование обычно используется для улучшения жаропрочности стали при-температурах. Это предполагает добавление легирующих элементов для улучшения межатомных связей и создания благоприятной микроструктуры. Добавление хрома, молибдена, вольфрама, ванадия и титана упрочняет стальную матрицу, увеличивает температуру рекристаллизации и образует армирующие карбиды или интерметаллические соединения, такие как Cr23C6, VC и TiC. Эти армирующие фазы стабильны при высоких температурах, не растворяются, не агрегируют и сохраняют твердость. Добавление никеля в первую очередь направлено на получение аустенита. Аустенит имеет более плотное расположение атомов, чем феррит, что приводит к более прочным межатомным связям и меньшей диффузии атомов. Следовательно, аустенит проявляет лучшую прочность при высоких-температурах. Очевидно, что жаропрочность-жаростойкой-стали связана не только с ее химическим составом, но и с ее микроструктурой.