+ Yíu cầu đối với thĩp vă hợp kim lăm việc ở nhiệt độ cao. Câc chi tií t lăm việc ở nhiệt độ cao phải đ ạt được hai u cầu: - Có tín h ổn định nóng (tính bền hóa học ở n h iệt độ cao) 1 - Có tín h bền nóng (giữ được độ bền cơ học ở nhiệt độ cao).
Tính ổn định nóng lă khả năng của kim ỉoại chống lại sự phâ hủy của môi trường ở n h iệt độ cao (khơng khí nóng, sản phẩm chây của động cơ, khí quyển lị ...), trong đó dạng phâ hủy nguy hiểm vă thường gặp nhất lă sự ơxy hóa ở n h iệt độ cao. Để tăng khả năng chống ôxy hóa ở nhiệt độ cao, thường hợp kim hóa thím Cr, Al, vă Si. Câc ngun tố năy khi bị ơxy hóa tạo nín câc ơxit: Cr203, AI2O3, Si02, chúng có cấu tạo mạng sít chặt, tạo ra măng bảo vệ vững chắc cho bề m ặt thĩp. Lượng Si, AI thường dùng trong giới hạn 1 - 2% cha mỗi nguyín tố (nếu quâ nhiều, lớp ơxyt giịn, dễ bong, lăm giảm khả nẳng bảo vệ thĩp).
Riíng crơm lă ngun tơi’.chơng ôxy hóa quan trọng, nó có trong mọi thĩp lăm việc ỏ n h iệt độ cao. N hiệt độ lăm việc căng cao, thĩp căng
phải chứa nhiều crơm, ví dụ: ở 600 - 650°c cần 9c,'cCr, ở 800°c cần 14%Cr,
ở 1000°G cần tới 26% Cr.
Tính chống ơxy hóa khơng phụ thuộc văo tổ chức của thĩp, mă chỉ phụ thuộc văo th ă n h phần hóa học, chủ yếu lă lượng Cr.
Tính bền nóng lă khả năng của kim ỉoại chịu được tả i trọng (tức giữ được độ bền) d nh iệt độ cao. Khi kim loại lăm việc ở n h iệt độ cao,
dưới tâc dụng của tải trọng không đổi vă thấp hơn giới hạn chảy trong một thời gian dăi, kim loại vẫn bị biến dạng dẻo m ột câch chậm chạp, gọi lă đêo. H iện tượng dêo trở nín đặc biệt nguy hiểm khi n h iệt độ lăm việc cao hơn so với n h iệt độ kết tinh lại, kim loại sẽ bị biến dạng dẻo vă phâ hủy sau m ột thời gian năo đó. Đế’ nđng cao tín h bền nóng phải tìm mọi câch chơng lại hiện tượng dêo kể trín.
Kim loại có nh iệt độ nóng ehảy căng cao thì có tín h bền nóng căng cao. Khi' có cùng n h iệt độ nóng chảy, kim loại năo có n h iệt độ k ế t tinh lại cao hơn sẽ có tín h bẳn nống cao hơn. Mọi yếu tố nắng cao n h iệt độ kết tin h lại đều lăm tăng tín h bền nóng.
Tổ chức của hợp kim cũng ảnh hưdng dến tính bền nóng. Thĩp có tổ chức ơstenit có tín h bền nóng cao hơn so với thĩp có tổ chức ferit, hay hỗn hợp ferit vă cacbit (do ôstenit có n h iệt độ k ế t tin h lại cao hơn).
Do quâ trình biến dạng dẻo dẫn tới phâ hủy thường xảy ra ở biín giới hạt, nín h ạt căng nhỏ (tức biín giới căng nhiều) tính bền nóng căng kĩm.
Đối với thĩp, câc nguyín tố hợp kim như Mo, W, Nb, Ti, Zr có tâc dụng tạo câc pha hóa cứng phđn tâ n (cacbit, nitrit) nín có tâc dụng chống dêo, cịn câc ngun tố như Ni, Mn, có tâc dụng ổn định tổ chức ơstenit, nín có tâc dụng nđng cao tín h bền nóng.
+ Thĩp lăm xupap xả:
Trong câc động cơ đốt trong, xupap xả lă chi tiế t lăm việc trong điều kiện nặng n h ẩt: chịu tồ i trọng cao, chịu n h iệt độ cao (650 - 700°C) bị ăn m òn vă m ăi mòn trong dòng sản phẩm chây.
Để chế tạo xupap xả cho qâc động cơ ôtô, mây kĩo loại nhỏ vă vừa, thường dùng thĩp Cr-Si như câc mâc 40Cr9Si2, 40Crl0Si2Mo. Bđy lă loại , thĩp m actenxit đ trạn g th âi thường hóa. Sau khi tồi ở
1.000+1.050°c trong dầu vă ram ở 700 -5- 750°c (nguội trong dầu để trânh giòn ram loại II ), độ cứng đạt được khoảng 40HRC. Tính bền nóng cao của thĩp năy lă do Cr, Si, Mo, chúng vừa có tâc dụng chống ơxy hóa, vừa có tâc dụng chống ram, trâ n h sự k ế t tụ của cacbit.
Để lăm xupap xả cho câc động cơ cơng suất lớn, có thể dùng mâc 30Crl3Ni7Si2; 45Crl4Nil4W 2Mo.
+ Thĩp lăm nồi hơi vă tua bin hơi:
Nhóm thĩp nồi hơi âp suất thấp vă trung bình (< 60at), n h iệt độ lăm việc khơng q 450°c, có th ể dùng thĩp cacbon th ấp CT34, C15, C20. Câc ống dẫn hơi lăm việc ở n h iệt độ cao hơn (540 -ỉ- 560°C) phải đùng thĩp c thấp loại peclit 12CrMo, 12CrMoV. Để lăm cânh tua bin hơi lăm việc ở 540 -ỉ- 560°c phải dùng thĩp hợp kim cao thuộc loại mactenxit 15Crl2WNiMoV,12Crl3, 15CrllMoV. Câc nồi hơi âp suất siíu cao phải' đùng thĩp hợp kim cao loại ơstenit 09Crl4Nil9W 2NbB.
Nhóm thĩp b ắt chặt: được dùng để lăm câc chi tiế t b ắt chặt trong th iế t bị nồi hơi, tuabin như bu lơng, vít cấy .... Chúng có tâc dụng lăm kin câc mối hăn, m ặ t bích. Yíu cầu cơ bản của chúng lă có giới hạn chảy cao. Thường dùng eâc mâc thĩp 30CrMo, 35CrNi3MoA, 38CrMoAlA, 25CrMoVA, 40CrNi2MoA ...
+ Hợp kim bền nóng:
Thĩp bền nóng tốt n h ấ t cũng chỉ chịu đứợc n h iệt độ 750 -ỉ- 800°c dưới âp suất hăng trăm atmotphe. Muôn đạt được độ bền nóng cao hơn phải dùng câc hợp kim trí n cơ sở Ni, Cr, vă câc kini loại có n h iệt độ
nóng ch ảy cao hơn như w, Mo ....
- Nicrôm lă hợp kim của Ni vă Cr (đơi khi có cả Fe) vă với lượng cacbon r ấ t thấp, có tổ chức một pha. Loại hợp kim năy có cơ tín h th ấp nhưng chịu n h iệt độ -cao, thường dùng lăm dđy điện trở.
- Nimônic lă hợp kim gồm bốn nguyín tố Ni-Cr-Ti-Al (khoảng 20%Cr, 1%A1, 2%Ti, còn lại lă Ni) có ký hiệu Ni77Cr20TiAl, được dùng chế tạo câc chi tiế t ở n h iệt độ cao trong câc động cơ phản lực, tuabin khí.
- Hợp kim bền nóng trí n cơ sở Cr có th ể lăm việc ở n h iệt độ cao
tới 1100°c (dăi hạn) vă tới 1500°c (ngắn hạn).
- Hợp kim bền nóng trín cơ sở Mo có thể lăm việc lđu dăi ở 1500°c. - Hợp kim bền nóng trín cơ sỏ w thể lăm việc lđu dăi 2.000-^2.500°c. Hiện nay, người ta chú ý nhiều đến v ật liệu chịu nh iệt trí n cơ sd câc hợp chđt khó chảy như cacbit, ôxit, b o r it... dó lă câc vật liệu gốm.