Aço resistente ao calor e aço para válvulas

Graus de aço resistentes ao calor - composição química e características

Para elementos e componentes que funcionam em temperaturas mais altas, acima de 600 ℃, usam-se aços resistentes ao calor e à deformação.

Ao contrário dos aços para caldeiras, os produtos resistentes ao calor e à deformação são usados na faixa de temperatura de trabalho de 800-1150 ℃. Essas são faixas geralmente aceitas, e cada tipo em um subgrupo específico tem uma finalidade distinta, limite de deformação, resistência à deformação e o ambiente em que pode operar por um período de tempo específico. Esses aços são altamente resistentes aos efeitos corrosivos da atmosfera oxidante em altas temperaturas.

A propriedade de resistência ao calor é responsável, entre outros, pelo cromo, por exemplo, nos aços H6S2 - X10CrAl7, que está na faixa de cerca de 5-8%. Na presença de alta temperatura e ambiente difícil, os óxidos aparecem na superfície do produto devido à oxidação, aumentando a sua espessura à medida que a temperatura aumenta. Todo o processo de cobertura do produto dura apenas até que se forme uma camada suficiente para resistir a um ambiente específico que adere à superfície intacta e dificilmente se remove, protegendo os outros aditivos de liga dentro do produto.

Em muitas situações, a economia de aço contribui para a destruição do produto, pois muito pouco material de liga faz com que os óxidos rachem e recriem as camadas subsequentes, destruindo o produto em um período relativamente curto.

Resistência ao calor

A resistência a gases, vapores químicos, vapor e reagentes é determinada pela resistência ao calor ou à corrosão por gases e pela temperatura, ao mesmo tempo, excedendo 550 ℃, sem levar em conta a carga a que o produto está exposto. Os aços resistentes ao calor têm cromo na faixa de 5-30% na composição química. Além do crómio, os elementos de liga mais comuns são o alumínio (Al), o silício (Si), o titânio (Ti) e os resíduos de nióbio (Nb), cério (Ce) e azoto (N).

Alguns dos aços resistentes ao calor podem, ao mesmo tempo, servir como aços resistentes à deformação - essas ligas com adição de níquel com estrutura austenítica e austenítico-ferrítica. O teor de carbono dos aços resistentes ao calor chega a 0,30%, graças ao qual eles têm dureza e resistência à abrasão adequadas.

Deve-se acrescentar também que o silício e o alumínio adicionados em pequena quantidade melhoram o tratamento térmico do material. Devido à estrutura, distinguimos aços ferríticos, aços austeníticos resistentes ao calor e aços austenítico-ferríticos resistentes ao calor. São utilizados onde, além da alta temperatura, os produtos são necessários como barras, tubos, chapas - resistentes a compostos de enxofre, gases de escape de motores, nitretação e cementação. São utilizados como aços para caixas de cementação, aços para bainhas de termopares, calhas em fornos, para peças de câmaras de vácuo, para tubos resistentes ao calor de fornos industriais.

Resistência à fluência

Por sua vez, a resistência à fluência determina a resistência da liga ou do aço de alta liga a inúmeras deformações causadas por tensões devido ao funcionamento do elemento a altas temperaturas. Os tipos de aço resistentes à fluência têm uma estrutura austenítica e a sua composição química inclui 13 a 28% de crómio e níquel na faixa de 8 a 27%. Dependendo do tipo de liga, as proporções desses elementos são reguladas alternadamente com base no ambiente pretendido para o produto específico (especialmente em ligas de crómio-níquel).

As ligas que aumentam a faixa de temperatura de recristalização e fusão e, ao mesmo tempo, aumentam o nível de ligação atómica da rede de sólidos são crómio, titânio e silício, além de vanádio, molibdénio, tungsténio e cobalto. O teor de carbono em aços tipicamente resistentes à deformação em relação aos aços resistentes ao calor é mantido em um nível insignificante - até 0,16%, o que é relativamente comum em estruturas austeníticas.

As propriedades dos aços resistentes à deformação são aumentadas pela cura e, como resultado da trituração, mas pela deformação plástica a frio e coagulação da separação das fases, elas diminuem.

Aços para válvulas Silchrom - Aplicação e especificação

O cromo e o silício - CrSi, formam uma dupla conhecida como aço SilChrom, cujo nome oficial é aços para válvulas. São um pequeno grupo de aços resistentes à deformação, feitos para motores de aviões, motores de combustão de máquinas importantes e peças e válvulas automotivas.

Fabricados principalmente na forma de peças forjadas para válvulas, são resistentes aos gases de escape dos motores de aeronaves, não são erodíveis pelo pó dos gases de escape, apresentam uma elevada relação dureza-temperatura, não se deformam durante o funcionamento, são fáceis de moldar durante o processamento plástico e mecânico e, como poucos aços resistentes à deformação, têm uma estrutura martensítica.

Aços para válvulas - composição química

O teor de carbono deste grupo de aços é de cerca de 0,4-0,6%, a temperatura de operação é de até 750 ℃ e, como produto de trabalho, é entregue em estado amolecido. A adição de tungsténio e molibdénio nos aços martensíticos para válvulas neutraliza a fragilidade e aumenta a segurança durante o processo de têmpera. O processamento do aço para válvulas envolve o endurecimento a temperaturas de 1000-1200 ℃ e o revenimento a 720-850 ℃ com arrefecimento em água ou ar.

No grupo dos aços para válvulas, existem também aços menos populares com estrutura austenítica e austenítico-ferrítica. Nos aços austeníticos, os principais aditivos são nitrogénio, níquel e manganês, que, juntamente com o crómio, criam elementos austenitogénicos. Em relação aos aços de crómio-silício, os aços austeníticos são caracterizados por uma resistência ainda maior a altas temperaturas.

Tubos, barras e chapas resistentes à fluência e ao calor

Os aços resistentes ao calor e à fluência descritos acima são definidos pelas normas PN-71 / H-86022, PN-80 / H-87045, norma industrial BN-63 / 0644-02 e Normas Europeias EN 10088-1, PN-EN 10302, PN-EN 10269, PN-EN 10090, de acordo com as quais são fornecidos:

• Tubos resistentes à fluência e ao calor de acordo com PN-96/H-74245, PN-85/H-74242, EN 10216-5, EN 10217-7
• Chapas resistentes à fluência e ao calor de acordo com PN-83/H-92128, PN-86/H-92138, BN-63/0642-01, ZN-62/0632-03, PN-EN 10088-2,
• Peças forjadas e barras forjadas de aço para válvulas, resistentes ao calor e à fluência de acordo com PN-93/H-93004, BN-65/0631-06, PN-60/H-94010, PN-EN 10250
• Tiras laminadas a frio resistentes ao calor e à fluência de acordo com PN-93/H-92332, PN-83/H-92336, PN-EN 10088-2
• Barras de aço resistentes ao calor e à fluência, feitas de aço para válvulas de acordo com PN-93/H-93004, PN-60/H-93013, ZN-62/0632-03,
• Perfis e secções resistentes ao calor e à fluência, moldados a frio PN-EN 10088-5
• Barras de luz resistentes ao calor e à fluência de acordo com PN-86/H-93026, BN-63/0644 PN-EN 10088-3,PN-EN 10088-5
• Fios resistentes ao calor e à fluência de acordo com PN-86/H-93026, PN-87/H-92610, PN-EN 10088-3, PN-EN 10088-5