La resistència a la calor i la resistència a la calor són característiques importants dels acers

2024 Autora: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificació: 2023-12-17 10:21

La resistència a la calor i la resistència a la calor són característiques molt importants. Alguns productes d'enginyeria mecànica funcionen en condicions molt difícils a temperatures elevades. Els acers estructurals convencionals, quan s'escalfen, canvien bruscament les seves propietats mecàniques i físiques, comencen a oxidar-se activament i a formar escala, cosa que és completament inacceptable i crea una amenaça de fallada de tot el conjunt i possiblement un accident greu. Per treballar a temperatures elevades, els enginyers de materials, amb l'ajuda dels metal·lúrgics, van crear una sèrie d'acers i aliatges especials. Aquest article en fa una breu descripció.

Acers resistents a la calor

Moltes persones equiparen el concepte de resistència a la calor amb un concepte com la resistència a la calor. En cap cas s'ha de fer això. La resistència a la calor també s'anomena fragilitat vermella. I aquest concepte significa la capacitat d'un metall (o aliatge) de retenir altes propietats mecàniques quan es treballa a temperatures elevades. És a dir, aquest metall, fins i tot quan s'escalfa a una brillantor vermella (és típic per a temperatures superiors a 550 °C), no s'arrossegarà i conservarà la rigidesa suficient.

En termes senzills, la resistència a la calor és la capacitat d'un material per mantenir el rendiment quan s'escalfa a altes temperatures. Els acers estructurals ordinaris, fins i tot amb un lleuger escalfament, esdevenen dúctils, la qual cosa exclou la possibilitat del seu ús per a la fabricació de productes que funcionen a altes temperatures.

Els diferents graus de metalls i aliatges tenen una resistència a la calor diferent. Aquest indicador depèn de la composició química del material. Les proves de resistència a la calor es poden dur a terme durant un llarg període de temps. Però la majoria de vegades, les mostres escalfades en un forn a una temperatura determinada es posen a prova de tracció durant un període curt de temps.

Acers resistents a la calor

La resistència a la calor, en contrast amb la resistència a la calor, és la capacitat dels materials de resistir el desenvolupament de processos de corrosió quan es treballa a altes temperatures. Els acers ordinaris, si són sotmesos a calor (a excepció del tractament tèrmic en atmosfera protectora o al buit), comencen a oxidar-se. A més, amb un escalfament prolongat, el carboni de la superfície del producte comença a cremar-se. Com a resultat, la superfície s'esgota el carboni, la qual cosa comporta un canvi brusc en les propietats mecàniques (principalment la duresa) a la superfície. La resistència al desgast cau. Té un desenvolupament tan negatiufenomen, com un assetjador. Aquest grup d'acers pot funcionar a temperatures al voltant dels 550 °C.

Per augmentar la resistència a la calor de l'acer, la seva fosa està aliada amb silici, alumini i crom. De vegades n'hi ha prou amb augmentar la resistència a la calor de la superfície de la peça. En aquest cas, es recorre a la silicona o aluminització (saturació de la capa superficial amb àtoms de silici o d'alumini, respectivament) en un medi en pols.

Materials d' alt punt de fusió

Quan es treballa a temperatures especialment elevades, els materials considerats no es poden utilitzar, ja que a una temperatura de l'entorn dels 2000 °C, comença a produir-se la fusió (s'allibera una fase líquida). Per a aquests propòsits s'utilitzen metalls refractaris: tungstè, niobi, vanadi, zirconi, etc. Aquests materials són bastant cars, però els enginyers encara no han trobat una alternativa digna per a ells.

Caracterització d'aliatges a base de crom i níquel

Els aliatges amb alta resistència a la calor tenen una gran demanda en enginyeria elèctrica (àleps de turbines de vapor, peces de motors d'avions, etc.). A més, la necessitat d'aquests materials està en constant creixement. A més, la producció requereix que els científics obtinguin materials cada cop més avançats que puguin mantenir el seu rendiment a temperatures molt elevades. Per tant, es treballa constantment per augmentar la resistència a la calor. El níquel, o més aviat l'aliatge d'acer amb aquest element, hi contribueix.

Tots els acers resistents a la calorestan aliats amb níquel (no menys del 65%). Chrome és imprescindible. El contingut d'aquest element no ha de ser inferior al 14%. En cas contrari, la superfície metàl·lica s'oxidarà intensament.

Els acers també estan aliats amb alumini, vanadi i altres elements refractaris. L'alumini, per exemple, fins i tot a temperatura ambient està cobert amb una fina pel·lícula d'òxid, que evita que la corrosió penetri profundament al metall. És a dir, no es forma cap escala.