Bên cạnh những loại thép thông thường làm việc trong điều kiện nhiệt độ không cao. Thì còn có các loại thép làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao. Đòi hỏi thép phải có độ bền nhiệt và các đặc tính phù hợp. Trong bài viết này chúng tôi sẽ trình bày nhóm thép đặc biệt này

Nội dung:

• Thép chế tạo tuabin và nồi hơi
• Thép xupat xả
• Một số hợp kim chịu nhiệt không trên cơ sở sắt

Tham khảo: Vật liệu chịu nhiệt

1.Thép chế tạo tuabin, nồi hơi

Hiện nay các nồi hơi của các nhà máy nhiệt điện thường hoạt động với các thông số: nhiệt độ hơi nước 540⁰C với áp suất 250at hoặc nhiệt độ 560⁰C với áp suất 160at. Sự hạn chế này không phải do kỹ thuật mà do không có thép bền nóng tương đối rẻ để nồi hơi có thể làm việc lâu dài (hơn 100000h) ở nhiệt độ và áp suất cao hơn.

Về công dụng, các thép này chia làm hai nhóm: nhóm thép nồi hơi và thép bắt chặt.

Nhóm thép nồi hơi: Với nồi hơi áp suất tring bình và thấp (dưới 60at) với nhiệt độ làm việc không vượt quá 450⁰C có thể dùng thép cacbon thấp CT34, CT38, C15, C20. Các ống quá nung hơi, ống dẫn hơi làm việc ở nhiệt độ cao hơn 540⁰C phải dùng thép hợp kim cacbon thấp loại peclit như 12CrMo, 12CrMoV. Đuôi cánh tuốc bin hơi làm việc ở (540-560)⁰C phải dùng thép hợp kim cao hơn như mactenxit, như 15Cr12WniMoV. 12Cr1315Cr11MoV. Các nồi hơi áp suất phải dùng thép austenit như 9Cr14Ni19W2NbB.

Nhóm thép bắt chặt: Loại thép này dùng để làm các chi tiết bắt chặt thiết bị nồi hơi tuoocbin như bulong, vít cấy… chúng có tác dụng làm kín mặt bích. Yêu cầu cơ bản là có giới hạn chảy cao. Thường dùng các mác sau: 30CrMo, 35CrNi3MoA, 38CrMoAlA, 25Cr2MoVA, 40CrNi2MoA

2. Thép xupap xả

Trong các động cơ đốt trong, xupap xả là chi tiết làm việc trong các điều kiện nặng nhất: chịu tải trọng cao, chịu nhiệt độ cao tới 650-700⁰C, bị ăn mòn và mài mòn trong sản phẩm cháy.

Để chế tạo các xupap xả cho các động cơ oto máy kéo loại nhỏ và vừa, thường dùng thép Cr-Si như các số hiệu 40Cr9Si2, 40Cr10Si2Mo.

Để chế tạo xupap xả cho các động cơ công suất lớn hơn có thể dùng mác 30Cr13Ni7Si2 và tốt nhất là dùng thép bền nóng austenit với mác 45Cr14Ni14W2Mo do độ cứng thấp nên thép phải thấm N cạnh vát xupap được đắp bằng hợp kim stelit.

Xupap nạp có nhiệt độ làm việc không cao nên có thể chế tạo bằng thép 40CrNi

3.  Một số hợp kim chịu nhiệt trên cơ sở không phải nền Fe

+ Hợp kim Nicrom là hợp kim Ni – Cr:    Cr20Ni80 …

+ Nimonic là hợp kim 4 nguyên Ni-Cr-Ti-Al

Tổ chức: nền dung dịch rắn của Cr trong Ni

Pha phân tán: pha liên kết loại  Cr – Ni chịu được nhiệt độ rất cao biến dạng 300⁰C, r lớn dùng làm dây đốt cho các lò nung kim loại Q = I²Rt

Nhược điểm: Sau một thời gian làm việc bị dòn, không chịu được tải trọng va đập.

+ Hợp kim Co: chủ yếu là Co có hợp kim hoà tan bởi Ni, Cr, t⁰ làm việc ~ 1400⁰C  không ổn định hình dáng khi làm việc.

+ Hợp kim Mo

+ Hợp kim W hoặc W nguyên chất: có t⁰ làm việc cao nhất

+ Vật liệu chịu nhiệt phi kim loại

Dùng dưới dạng SiC có r lớn, T⁰ làm việc ~ 1300⁰C dùng làm các thanh đốt cho lò nung kim loại công suất lớn.

Có thể bạn quan tâm: Nhiệt luyện thép bền nóng