Résistance à l'oxydation à haute température
La résistance à l'oxydation à haute température du métal fait référence à la résistance à l'oxydation de l'acier à haute température. L'oxydation est une corrosion chimique typique. La réaction chimique entre le métal et l'oxygène est la corrosion oxydative. Le produit de corrosion (film d'oxyde) adhère à la surface métallique dans une atmosphère oxydante telle que l'air à haute température et les gaz de combustion. Avec le développement de l'oxydation, l'épaisseur du film d'oxyde continue d'augmenter. Le fait que l'oxydation du métal continue à s'oxyder après avoir atteint un certain niveau dépend directement des performances du film d'oxyde sur la surface métallique. Si un film d'oxyde dense et stable est formé et que le film d'oxyde a une force de liaison élevée et une résistance élevée avec le métal de base, il peut empêcher les atomes d'oxygène de se diffuser dans le métal et réduire le taux d'oxydation. Sinon, l'oxydation sera accélérée, provoquant le décollement de la surface métallique, entraînant une défaillance précoce des pièces.
La composition de la couche d'oxyde sur la surface de l'acier est liée à la température. La couche d'oxyde est composée de Fe2O3+Fe3O4 dense, qui peut empêcher efficacement la diffusion de l'oxygène en dessous de 570 degrés. Lorsqu'il est chauffé au-dessus de 570 degrés, le film d'oxyde est composé de FeO+Fe2O3+Fe3O4 de l'intérieur vers l'extérieur. FeO est lâche et poreux, représentant environ 90 % de l’épaisseur totale du film d’oxyde. Les atomes de métal et d'oxygène diffusent facilement dans la couche de FeO et accélèrent l'oxydation. FeO haute température réduit considérablement la résistance à l’oxydation de l’acier. Plus la température est élevée, plus les atomes diffusent rapidement et plus le taux d’oxydation est rapide.
La principale méthode pour améliorer la résistance à l’oxydation de l’acier consiste à ajouter des éléments d’alliage tels que le chrome, le silicium et l’aluminium. Par conséquent, lorsque l'acier entre en contact avec l'oxygène à haute température, il forme un film d'oxydation dense à point de fusion élevé de Cr2O3, de silice et d'alumine, qui recouvre la surface de l'acier de manière étanche, l'empêchant de s'oxyder davantage.
Résistance à haute température
La résistance du métal à haute température fait référence à la capacité des matériaux métalliques à résister aux charges mécaniques à haute température, c'est-à-dire à la capacité des matériaux métalliques à résister à la déformation plastique et aux dommages à haute température. Les propriétés mécaniques des métaux à haute température sont très différentes de celles à température ambiante. Lorsque la température de travail est supérieure à la température de recristallisation, le métal subit une déformation plastique et un écrouissage. En plus d'être affectés par des forces externes, une recristallisation et un ramollissement se produiront également.
Les propriétés mécaniques des métaux à haute température sont liées à la température, au temps et à la structure. Le fluage se produit souvent à des températures élevées, c'est-à-dire que lorsque la température de travail est supérieure à la température de recristallisation, la contrainte de travail dépasse la limite élastique à cette température et le métal se déforme lentement avec le temps. Plus la résistance au fluage d’un métal est élevée, plus sa résistance à haute température est élevée.
La résistance du métal à haute température est généralement exprimée par la limite de fluage et la résistance à la durabilité. La limite de fluage est la valeur de contrainte lorsque la déformation résiduelle d'un métal atteint une certaine valeur après un certain temps à une certaine température. La résistance durable fait référence à la valeur de contrainte d'un matériau métallique sur une certaine période de temps dans des conditions de température constante. À haute température, la résistance des joints de grains des matériaux métalliques est inférieure à celle des grains internes, donc l'ajout d'éléments d'alliage augmente la température de recristallisation et forme des carbures spéciaux stables. L'utilisation de matériaux à gros grains pour réduire les joints de grains peut améliorer efficacement la résistance de l'acier à haute température.
Le Mo est un élément clé de l'alliage de l'acier ferritique résistant au fluage, qui a une température de fonctionnement allant jusqu'à 530 degrés. Le molybdène en solution solide peut réduire efficacement le taux de fluage de l'acier. Le molybdène peut ralentir l'agglomération et le grossissement des carbures à haute température. Le vanadium, le titane et le niobium sont de puissants éléments générateurs de carbures qui peuvent former des carbures finement dispersés pour améliorer la résistance de l'acier à haute température. Les composés de titane, de niobium et de carbone peuvent également empêcher la corrosion intergranulaire des aciers austénitiques à haute température ou après soudage.
