внутреннего слоя окалины,
который,формируясь за счет диффузии кислорода, сохраняет прочное
сцепление с металлом. Именно благодаря наличию этого слоя сплавы
никель-хром-кремний имеют преимущество при циклическом окислении в
сравнении со сплавами никель-хром, у которых после отслаивания окалины на
поверхности остается тонкий слой из окиси хрома.
Таким образом, срок службы
нагревателей предопределяется свойствами внутреннего слоя окалины,
формирование которого зависит от химического состава сплава и режима
начального окисления. Поэтому при разработке сплава одна из главных задач
состоит в том, чтобы состав в большей степени обусловливал свойства
внутреннего слоя окалины, чем режим начального окисления. Если же режим
начального окисления существенно влияет на стойкость, то целесообразно
проводить оксидирование продукции в исходном состоянии.
Поскольку внутренний слой окалины
образуется за счет диффузии кислорода в металле, то специальные
микродобавки играют важную роль в его формировании. Обладая более высоким
сродством к кислороду, чем основные компоненты сплава, они повышают
термодинамическую стабильность окисной фазы и увеличивают ее толщину. Это
в равной степени относится и к двойным сплавам никель-хром. Пример
неблагоприятного механизма окисления показывает, что нельзя допускать
образования собственных окислов микродобавок, которые отличаются
высокой стабильностью, но обладают низкими защитными свойствами даже
при комнатной температуре. Определение оптимального количества
микродобавок не поддается расчету, поэтому этот вопрос пока решается всеми
фирмами эмпирически путем трудоемких экспериментов. Следует отметить, что
данные по кинетике окисления не коррелируют с долговечностью
нагревателей. Не наблюдается также удовлетворительного соответствия
между данными по долговечности проволоки диаметром 3,0 и 0,8
мм.
3. СПЛАВЫ НИКЕЛЬ-ХРОМ И
НИКЕЛЬ-ЖЕЛЕЗО-ХРОМ, ЛЕГИРОВАННЫЕ АЛЮМИНИЕМ
При легировании нихромом и
ферронихромом алюминием эксплуатационные свойства нагревателей могут
быть повышены. Для нагревателей из проволоки диаметром 3 мм сравнительные
данные можно представить ориентировочно следующим образом (в числителе
указан срок службы при 1200°С, а в знаменателе - при 1250°С):
Система..... Ni-Cr Ni-Cr-Si Ni-Cr-Al
Срок службы, ч 1300 2100/1000 3000/2000
Однако следует подчеркнуть, что
достижение стабильных свойств на промышленных сплавах является пока более
трудной задачей, чем для сплавов никель-хром-кремний.
Изучение процесса окисления
нагревателей имело главной целью установить причину нестабильности
свойств. По данным А.Тэйлора и Ф.Фпойда (рис. 34) в сплавах никель-хром с
15 — 30 % Сг алюминий растворяется при 600°С в количестве около 4%(атомн),
асповышением температуры
