Жаростойкие стали

Сталь, устойчивая против газовой коррозии, то есть против окисления, особенно при температуре выше 550^оС, называется окалиностойкой или жаростойкой. При температурах ниже 575^оС (это эвтектоидное превращение в диаграмме состояния «железо-кислород») оксидный слой состоит из двух оксидов: Fe₂O₃ (гематит) и Fe₃O₄ (магнетит). Кристаллическая структура у них сложная и скорость диффузии маленькая, то есть они защищают сталь от коррозии, так как через эти оксиды кислород диффундирует плохо. При температурах выше 575 С окалина состоит из трех оксидов: Fe₂O₃, Fe₃O₄, и FeO (вюстит). Причем основным слоем окалины является оксид FеО и скорость окисления стали резко возрастает, так как скорость диффузии атомов кислорода сквозь простую кристаллическую решетку вюстита большая. Это связано с тем, что FеО -это фаза внедрения с дефицитом в решетке атомов кислорода, то есть в решетке есть свободные места, и поэтому диффузия, а следовательно, и окисление резко возрастают.

Для повышения жаростойкости углеродистые стали легируют элементами, которые образуют плотные (через них плохо диффундирует кислород) и прочно прилегающие к изделию оксиды, чтобы они не отскакивали от изделия и не осыпались, такие как Al₂O₃, SiO₂ и Сr₂О₃.

Например, введение в сталь до 5...8% хрома повышает жаростойкость до 700...750^oС. Увеличение же содержания хрома в стали до 15...18% повышает жаростойкость до 950...1000^oС, а при содержании хрома до 25% жаростойкость стали повышается до 1100...1200^oС. Следовательно, жаростойкость стали зависит только от химического состава и не зависит от структуры и термообработки. Это объясняется тем, что чем больше содержание хрома в стали, тем более толстая образуется защитная оксидная пленка.