Стойкость алитированного слоя против термического удара

Алитированные изделия могут подвергаться термическим ударам при эксплуатации или при частых ремонтных операциях. Сведения о термостойкости алитированного слоя в литературе встречаются крайне редко и относятся в основном к влиянию алитирования на чувствительность к теплосменам сталей аустенитного класса и сплавов на основе никеля. Сравнительные испытания на термостойкость проводили на образцах армко-железа и стали Х5М, алйтированных с нагревом в печи с электронагревом по режимам, обеспечивающим получение глубины слоя 0,1 и 0,2 мм или сквозное насыщение образца. Образцы испытывали путем циклического нагрева их до 550° С и охлаждения на воздухе или в воде. После различного числа теплосмен на образцах делали металлографические шлифы и под микроскопом при увеличении Х300 рассматривали в слое трещины. Этот процесс столь же кропотлив и важен, как ремонт и обслуживание котлов Protherm.

Результаты испытаний показывают, что в слое с внешней зоной трещины образуются уже после трех теплосмен независимо от материала образцов и глубины слоя. Увеличение числа теплосмен до 10 приводит к возрастанию количества трещин и их распространению в глубь слоя до основного металла. После 20 теплосмен в трещинах наблюдается окисление слоя. На образцах, алйтированных на всю их толщину, после 10 и 20 теплосмен наблюдаются трещины только в хрупкой зоне слоя. Таким образом, низкая термостойкость слоя с внешней хрупкой зоной объясняется наличием в слое концентраторов напряжений в виде исходных трещин в хрупкой зоне слоя и значительной разницей в коэффициентах термического расширения различных зон слоя и подложки. Слой, полученный с применением электронагрева, не имеет внешней хрупкой зоны, и градиент концентрации алюминия в нем значительно ниже, чем в случае печного нагрева. Такой слой менее чувствителен к термоциклированию, и образование трещин в нем не наблюдается даже после 40 теплосмен. Охлаждающая среда (вода или воздух) не оказывает существенного влияния на термостойкость алитированного слоя.