ВПЛИВ ВУГЛЕЦЮ, ТИТАНУ ТА РЗМ НА ОКАЛИНОСТІЙКІСТЬ ХРОМОАЛЮМІНІЄВИХ СТАЛЕЙ

Procesi littâ, 2025, Vol 3 (161), 42-51

Анотація

У роботі досліджено вплив вуглецю, титану та рідкісноземельних металів (РЗМ) на окалиностійкість хромоалюмінієвих сталей, які застосовуються для виготовлення литих деталей, що працюють в умовах високих температур. Основну увагу приділено ролі вуглецю, який, утворює карбіди з хромом, знижує концентрацію останнього в твердому розчині та погіршує формування захисного шару Cr₂O₃. Водночас встановлено, що введення титану дозволяє зменшити цей негативний ефект завдяки утворенню карбідів TiC, які перешкоджають зв’язуванню хрому в карбіди. Дослідження показали, що оксиди титану та шпінелі беруть участь у формуванні захисної окалини з підвищеною адгезією та зниженою дифузією заліза. Оптимальним для підвищення окалиностійкості виявився вміст титану у межах від 0,2 до 0,5 % при концентрації вуглецю 0,25–0,30 %, що забезпечує збереження хрому в твердому розчині та сприяє утворенню однорідної дрібнозернистої структури. Підвищення вмісту титану понад 0,6 % супроводжується формуванням колоній карбідів титану, що погіршує структурну однорідність та знижує спеціальні властивості сталі. Проаналізовано вплив РЗМ на окалиностійкість сталі 30Х30Ю2ТЛ. Введення фероцерію у межах 0,30–0,35 % покращує стійкість оксидної плівки до відшаровування та термічних напружень. Водночас перевищення концентрації РЗМ на понад 0,5 % призводить до укрупнення зерна, погіршення механічних властивостей та підвищення чутливості до міжкристалевої корозії. Дослідження окалиностійкості при температурах 1200 та 1300 °С протягом 500 год підтвердили зниження масових втрат зразків при оптимальному вмісті легувальних елементів. Установлено, що зростання температури погіршує захисні властивості окалини, проте в межах рекомендованих складів хромоалюмінієві сталі зберігають високу окалиностійкість, що робить їх придатними для довготривалої експлуатації. Отримані результати дозволяють оптимізувати хімічний склад сталей для підвищення їх окалиностійкості без втрати технологічності та механічної міцності, що є актуальним завданням у галузі розробки високотемпературних матеріалів.