Жаростійкий сплав на основі заліза

Жаростійкий сплав на основі заліза, який крім основи містить вуглець, хром, алюміній, кремній, марганець, а також принаймні один рідкісноземельний елемент з групи церій, лантан, презюдим, нюдим, який відрізняється тим, що додатково Винахід відноситься до жаростійких сплавів, які використовують для виготовлення нагрівальних елементів (елементів опору) електричних нагрівальних печей Згідно З класифікацією Л Коломбье та І Гофмана [1, с 394] сплави, що їх використовують для виготовлення елементів опору, можуть бути поділені на чотири групи а) хромонікелеві сплави, що не містять заліза, б) хромонікелеві слави з 10 - 20% заліза, в) аустенітні хромонікелеві сплави, багаті залізом, г) феритні сплави, леговані хромом та алюмінієм Феритні сплави останньої групи, до якої відноситься і жаростійкий сплав по винаходу, у порівнянні з перерахованими, мають такі важливі переваги як більш високий електричний опір при дуже низькому температурному коефіцієнті, який лишається практично постійним до 1300°С, що пов'язане з можливістю давати більше електричне навантаження при менших габаритах нагрівальних елементів Поєднання вказаних переваг з більш високими опором окисленню та СТІЙКІСТЮ ДО ДІЇ таких агресивних середовищ як сірчистий газ, сір містить ніобій та ванадій як карбідо- та нітридоутворювач, а також барій як рафінуючий елемент при такому співвідношенні компонентів, у мас % 0,01 - 0 , 0 6 вуглець 18,50-22,50 хром 4,00 - 7,00 алюміній 0,05 - 0,30 марганець 0,10-0,80 кремній один чи декілька елементів з групи церій, лантан, презюдим, нюдим 0,001 - 0 , 0 1 ванадій 0,10-0,40 ніобій 0,05 - 0,40 барій 0,0005-0,0015 залізо основа ководень, аміак, окис та двоокис вуглецю та їх суміші, а також з достатньою СТІЙКІСТЮ при дії малих кількостей хлору [1, с 396, 398] робить використання феритних сплавів, легованих хромом та алюмінієм (фехралів), більш привабливими для виготовлення нагрівальних елементів, умови експлуатації яких пов'язані дією агресивних газових середовищ Також жаростійкий сплав по винаходу може бути використаним для виготовлення такого обладнання з високою температурою експлуатації як муфелі, реторти, елементи цементаційного обладнання, тощо Виготовлення з фехралів елементів опору та їх експлуатація в електричних нагрівальних печах, що працюють в агресивному газовому середовищі, на сучасному етапі розвитку техніки пов'язані з такими основними проблемами - високою собівартістю елементів опору, обумовленою труднощами одержання дроту чи пруткової заготовки з фехралів через їх низьку пластичність у холодному стані, - високими витратами на ремонт елементів опору, пов'язаний з крихкістю фехралів, яку набу О о> ю ю ю 55590 вають сплави цього типу в результаті експлуатації при температурах більших 900°С через розвиток в їх кристалічній структурі високотемпературної корозії, особливо в умовах дії агресивних газових середовищ Перший із вказаних недоліків характеризує технологічні властивості жаростійких сплавів для елементів опору електричних нагрівальних печей, а другий - їх експлуатаційні властивості Обидва недоліки пов'язані з утворенням у кристалічних структурах легованих хромом та алюмінієм феритних жаростійких сплавів, до складу яких входять вуглець та азот, великих фазових утворень з карбідів хрому типу СггзСє, СГ7С3, СгзС та нітридів хрому типу СгзЫ та CrN, так званої карбонітридної фази хрому Основною причиною низької пластичності фехралів у холодному стані є крихкість карбонітридноі фази хрому, а причиною високотемпературної межкристалітної корозії є "відтягування" хрому по межах зерен високохромистого фериту на утворення вказаних карбідів та нітридів і пов'язане з цим зниження СТІЙКОСТІ сплаву проти корозії по межах зерен [2, с 16] За таких умов основні зусилля ДОСЛІДНИКІВ ПО підвищенню технологічних та експлуатаційних властивостей фехралевих жаростійких сплавів, призначених для виготовлення елементів опору електричних нагрівальних печей, спрямовані на створення перешкод утворенню та коагуляції крихкої карбонітридної фази хрому за рахунок забезпечення зв'язування атомів вуглецю та азоту не хромом, а іншими більш активними елементами та/або на гальмування дифузійної рухливості атомів вуглецю та азоту в кристалічній решітці, що утруднює процес утворення карбонітридної фази хрому Так відомою є сталь Х23Ю5Т (Шишков М М Марочник сталей і сплавів Довідник - Донецьк Юго-Восток, 2000, с 428), що використовується для виготовлення елементів опору електричних нагрівальних печей, яка містить основу - залізо, а крім того в масових відсотках (мас%) вуглецю ^0,05, кремнію ^0,60, марганцю 0,30, хрому 21,5-23,5, нікелю ^0,60, алюмінію 4,60 - 5,30, титану ^0,40, цирконію ^0,10 При створенні вказаної відомої сталі використано ефект зв'язування вуглецю та азоту замість хрому таким більш активним елементом як титан, що введений до складу відомої сталі у КІЛЬКОСТІ