Окалиностійкість середньовуглецевих сталей в агресивних середовищах залежно від вмісту в них хрому та алюмінію
The analysis of operating conditions of heat-resistant cast parts has revealed that a necessary condition for reducing the use of metal for formation of oxide scales on their surfaces is the formation of a solid film with low electrical conductivity and high elasticity of oxide dissociation. Modern...
Збережено в:
| Дата: | 2023 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Physico-technological Institute of Metals and Alloys
2023
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/106 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Metal and Casting of Ukraine |
Репозитарії
Metal and Casting of Ukraine| _version_ | 1859471940258889728 |
|---|---|
| author | Ямшинський, М. М. Федоров, Г. Є. |
| author_facet | Ямшинський, М. М. Федоров, Г. Є. |
| author_sort | Ямшинський, М. М. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2023-06-12T07:37:21Z |
| description | The analysis of operating conditions of heat-resistant cast parts has revealed that a necessary condition for reducing the use of metal for formation of oxide scales on their surfaces is the formation of a solid film with low electrical conductivity and high elasticity of oxide dissociation.
Modern theories of alloying do not provide a complete answer to the questions posed. The oxidation theories that exist today have significant assumptions and make it impossible to create comprehensive grounded theories of heat-resistant alloying. To achieve this goal, the influence of the main alloying elements of chromium and aluminum on the heat resistance of alloys based on iron in superheated air with the addition of water vapor and carbon dioxide was investigated. The main chemical element in steels of this class is carbon, which has a negative impact on the resistance, so this fact must be taken into account when choosing heat resistant steel for the manufacture of products that work in high temperatures and corrosive environments.
It is found that the additional alloying of chromium steels with aluminum significantly improves their hardness – the use of metal for the formation of scale in conditions of high temperatures and overheated air significantly reduces, but over time, the surface layer of metal becomes depleted in aluminum, since it is used for formation of its own oxide.
It is found that the increase of the steam content in the air up to 25 % (by volume) three times reduces the hardness of steel with the formation of porous oxide scale, which almost entirely separates from the surface of the product due to the increase of the content of oxide and iron oxide, which intensifies the process of formation of scale and shortening its operation term. With increasing concentration of aluminum in steel up to 6 % of its scale resistance increases more than twice, and the maximum rate of "burning" of aluminum occurs if its content in steel is up to 3 % during the intensive formation of the protective film together with chromium.
Therefore, the hardness of medium-carbon (0.25–0.35 % C) heat-resistant alloys based on iron is determined by the content of the basic alloying elements and the technological processes of their manufacture, which are optimal for the specific operating conditions of the products. |
| first_indexed | 2026-03-12T15:50:30Z |
| format | Article |
| id | oai:oai.metalsandcasting.com:article-106 |
| institution | Metal and Casting of Ukraine |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-03-12T15:50:30Z |
| publishDate | 2023 |
| publisher | Physico-technological Institute of Metals and Alloys |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:oai.metalsandcasting.com:article-1062023-06-12T07:37:21Z Heat resistance of medium carbon steels in corrosive environments depending on chromium and aluminum content Окалиностійкість середньовуглецевих сталей в агресивних середовищах залежно від вмісту в них хрому та алюмінію Ямшинський, М. М. Федоров, Г. Є. chrome aluminum alloying heat resistance water vapor overheated air steel operating conditions хром алюміній легування окалиностійкість водяна пара перегріте повітря сталь умови експлуатації The analysis of operating conditions of heat-resistant cast parts has revealed that a necessary condition for reducing the use of metal for formation of oxide scales on their surfaces is the formation of a solid film with low electrical conductivity and high elasticity of oxide dissociation. Modern theories of alloying do not provide a complete answer to the questions posed. The oxidation theories that exist today have significant assumptions and make it impossible to create comprehensive grounded theories of heat-resistant alloying. To achieve this goal, the influence of the main alloying elements of chromium and aluminum on the heat resistance of alloys based on iron in superheated air with the addition of water vapor and carbon dioxide was investigated. The main chemical element in steels of this class is carbon, which has a negative impact on the resistance, so this fact must be taken into account when choosing heat resistant steel for the manufacture of products that work in high temperatures and corrosive environments. It is found that the additional alloying of chromium steels with aluminum significantly improves their hardness – the use of metal for the formation of scale in conditions of high temperatures and overheated air significantly reduces, but over time, the surface layer of metal becomes depleted in aluminum, since it is used for formation of its own oxide. It is found that the increase of the steam content in the air up to 25 % (by volume) three times reduces the hardness of steel with the formation of porous oxide scale, which almost entirely separates from the surface of the product due to the increase of the content of oxide and iron oxide, which intensifies the process of formation of scale and shortening its operation term. With increasing concentration of aluminum in steel up to 6 % of its scale resistance increases more than twice, and the maximum rate of "burning" of aluminum occurs if its content in steel is up to 3 % during the intensive formation of the protective film together with chromium. Therefore, the hardness of medium-carbon (0.25–0.35 % C) heat-resistant alloys based on iron is determined by the content of the basic alloying elements and the technological processes of their manufacture, which are optimal for the specific operating conditions of the products. Аналізом умов експлуатації жаростійких литих деталей установлено, що необхідною умовою зменшення витрат металу на утворення окалини на їх поверхнях є формування суцільної плівки з низькою електропровідністю та високою пружністю дисоціації оксиду. Сучасні теорії легування не дають повної відповіді на поставлені питання. Теорії окиснення, які існують на сьогодні, мають суттєві припущення та унеможливлюють створення всебічних обґрунтованих теорій жаростійкого легування. Для досягнення поставленої мети в роботі досліджено вплив основних легувальних елементів хрому та алюмінію на жаростійкість сплавів на основі заліза в перегрітому повітрі із додаванням водяної пари та вуглекислого газу. Головним хімічним елементом у сталях цього класу є вуглець, який справляє негативний вплив на окалиностійкість, тому цей факт необхідно враховувати під час вибору жаростійкої сталі для виготовлення виробів, що працюють в умовах високих температур і агресивних середовищ. Установлено, що додаткове легування хромистих сталей алюмінієм суттєво покращує їх окалиностійкість – витрати металу на утворення окалини в умовах високих температур і перегрітого повітря суттєво зменшуються, але з часом поверхневий шар металу збіднюється алюмінієм, оскільки він витрачається на утворення власного оксиду. Установлено, що підвищення вмісту пари в повітрі до 25 % (за об’ємом) майже втричі знижує окалиностійкість сталі з утворенням поруватої окалини, яка практично вся відшаровується від поверхні виробу внаслідок збільшення вмісту оксиду і закису заліза, що інтенсифікує процес утворення окалини й скорочує термін його експлуатації. З підвищенням концентрації алюмінію в сталі до 6 % її окалиностійкість підвищується більше, ніж удвічі, а максимальна швидкість «вигоряння» алюмінію відбувається за вмісту його в сталі до 3 % протягом інтенсивного формування захисної плівки спільно з хромом. Отже, окалиностійкість середньовуглецевих (0,25–0,35 % С) жаростійких сплавів на основі заліза визначається оптимальним для конкретних умов експлуатації виробів вмістом основних легувальних елементів та технологічними процесами їх виготовлення. Physico-technological Institute of Metals and Alloys 2023-06-12 Article Article Рецензована Стаття application/pdf https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/106 Metal and Casting of Ukraine; Vol. 28 No. 2 (2020): Метал та лиття України Метал та лиття України ; Том 28 № 2 (2020): Метал та лиття України 2706-5529 2077-1304 uk https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/106/106 Авторське право (c) 2023 Метал та лиття України |
| spellingShingle | хром алюміній легування окалиностійкість водяна пара перегріте повітря сталь умови експлуатації Ямшинський, М. М. Федоров, Г. Є. Окалиностійкість середньовуглецевих сталей в агресивних середовищах залежно від вмісту в них хрому та алюмінію |
| title | Окалиностійкість середньовуглецевих сталей в агресивних середовищах залежно від вмісту в них хрому та алюмінію |
| title_alt | Heat resistance of medium carbon steels in corrosive environments depending on chromium and aluminum content |
| title_full | Окалиностійкість середньовуглецевих сталей в агресивних середовищах залежно від вмісту в них хрому та алюмінію |
| title_fullStr | Окалиностійкість середньовуглецевих сталей в агресивних середовищах залежно від вмісту в них хрому та алюмінію |
| title_full_unstemmed | Окалиностійкість середньовуглецевих сталей в агресивних середовищах залежно від вмісту в них хрому та алюмінію |
| title_short | Окалиностійкість середньовуглецевих сталей в агресивних середовищах залежно від вмісту в них хрому та алюмінію |
| title_sort | окалиностійкість середньовуглецевих сталей в агресивних середовищах залежно від вмісту в них хрому та алюмінію |
| topic | хром алюміній легування окалиностійкість водяна пара перегріте повітря сталь умови експлуатації |
| topic_facet | chrome aluminum alloying heat resistance water vapor overheated air steel operating conditions хром алюміній легування окалиностійкість водяна пара перегріте повітря сталь умови експлуатації |
| url | https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/106 |
| work_keys_str_mv | AT âmšinsʹkijmm heatresistanceofmediumcarbonsteelsincorrosiveenvironmentsdependingonchromiumandaluminumcontent AT fedorovgê heatresistanceofmediumcarbonsteelsincorrosiveenvironmentsdependingonchromiumandaluminumcontent AT âmšinsʹkijmm okalinostíjkístʹserednʹovuglecevihstalejvagresivnihseredoviŝahzaležnovídvmístuvnihhromutaalûmíníû AT fedorovgê okalinostíjkístʹserednʹovuglecevihstalejvagresivnihseredoviŝahzaležnovídvmístuvnihhromutaalûmíníû |