Vplyvu kremíka a uhlíka na žiarupevné vlastnosti nestabilizovaných chrómniklových ocelí

Úvod

Voľba optimálneho konštrukčného materiálu pre súčasti, ktoré sú dlhodobo exponované v oblasti teplôt nad 600º C, patrí k závažným problémom technicko – ekonomického charakteru. Ide napr. o konštrukčné dieli zariadení tepelnej energetiky, chemického priemyslu alebo tepelnej techniky, vystvavené creepovému namáhaniu a súčasne i pôsobeniu vonkajšieho prostredia, a to pri požadovanej funkčnej spoľahlivosti po dobu až 2.10 na5 hod. 1. Austenitické ocele

V mnohých prípadoch sa pre takéto aplikácie ukazuje účelné použiť hutné výrobky z nestabilizovaných austenitických ocelí na báze 18% Cr – 10% Ni typu AISI 304. Pri porovnaní s konštrukčnými materiálmy na báze Feα patria k veľkým prednostiam týchto ocelí vysoká odolnosť voči plastickej deformácii a proti porušeniu pri dlhodobom creepovom namáhaní a taktiež proti vysokoteplotnej oxidácii.
V niektorých prípadoch, ako napríklad u rúrok a plechov rekuperátorov ohrievacích pecí, môže byť životnosť týchto konštrukčných prvkov významne determinovaná práve ich odolnosťou proti vysokoteplotnej oxidácii.
Pomerne vysoká žiaruvzdornosť chrómniklových ocelí v oxidačnom prostredí je už zaručená vysokým obsahom chrómu a možnosti jeho selektívnej oxidácie.Súvislý povlak Cr2O3 v povrchovej vrstve, vyznačujúci sa nízkou iónovou vodivosťou, vytvára účinnú bariéru proti pôsobeniu kyslíka.

1.1 Tvorba povrchovej vrstvy Cr2O3

Kinetika tvorby oxidu chromitého v povrchovej vrstve je závislá na obsahu prímesových prvkov, schopných sa rozpúšťať v uvedenom oxidu. Odolnosť proti oxidácii sa napr. znižuje pri tvorbe duplexných oxidov typu spinelu (AB2O4). Uvedený jav ako aj sklon k odlupovaniu ochranej vrstvy sa môže účinne potlačiť zvýšením obsahu kremíka, čo súvisí s tvorbou tenkej medzivrstvy SiO2 na rozhraní oxid/kov.
Okrem vysokej odolnosti proti vysokoteplotnej oxidácii patrí k základným predpokladom pre úspešnú dlhodobú aplikáciu uvedených ocelí taktiež dostatočná stabilita mikrostruktúry a mehanických vlastností. V prvom rade je nutné pre dosiahnutie je nutné pre dosiahnutie austenitickej štruktúry kompenzovať zvýšené obsahy chrómu a hlavne kremíku, a to zvýšením obsahov niklu, uhlíka alebo dusíka.