|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Бериллиевые сплавыБ. с. системы Be—Ag, содержащие 1,9—3,7% Ag, обладают повышенной пластичностью; содержащие 20—40% Ag — повышенным сопротивлением ударным нагрузкам. Добавки к Be 2,7—2,9% Sn существенно улучшают его механические свойства в выдавленном и прокатанном состоянии при комнатной температуре. При использовании в качестве пластичной матрицы Cu и Ni в количестве 3% в процессе получения заготовок наблюдается образование хрупких бериллидов (например, Be2Cu и Ni5Be21). Добавление к сплавам Be — Cu 0,25% Р, замедляющего диффузию Cu и Be, предотвращает образование бериллида и повышает пластичность. Промышленными являются сплавы системы Be—Al, содержащие от 24 до 43% Al, называемые «локэллой» Механические свойства (главным образом прочностные) этих Б. с. повышаются введением тонкодисперсной упрочняющей фазы. Наличие дисперсной фазы приводит к возникновению напряжений в бериллиевой матрице (в случае выделения из твёрдого раствора) или препятствует распространению скольжения (в случае образования интерметаллических соединений). Оба процесса повышают прочностные характеристики. Повышение прочностных свойств Б. с., упрочнённых дисперсной фазой, сопровождается уменьшением пластичности, что значительно усложняет технологию изготовления изделии. Изделия и полуфабрикаты из Б. с. изготовляют в основном методами порошковой металлургии, реже литьём. Высокопрочные дисперсионно-упрочнённые Б. с. получают обработкой горячепрессованных заготовок давлением в стальных оболочках при температурах 1010—1175°С. Изделия из Б. с.: прутки, трубы, конусы, листы, профили и др. Важным достижением в области создания материалов на бериллиевой основе, способных работать длительное время при 1100—1550°С и короткое время при 1700°С, является разработка интерметаллических соединений Be с другими металлами. Основное направление в применении Б. с. — конструкционные материалы для летательных аппаратов. 47. Алюминий – металл серебристо- белого цвета. Он не имеет полиморфных превращений и кристаллизуется в решетке ГЦК с периодом a = 0,4041 нм. Алюминий обладает малой плотностью, хорошими теплопроводностью и электрической проводимостью, высокой пластичностью и коррозийной стойкостью. Примеси ухудшают все эти свойства алюминия. Постоянные примеси алюминия - Fe, Si, Cu, Zn, Ti. В зависимости от содержания примесей алюминий подразделяют на 3 класса: особой частоты А999 (< 0,001 % примесей), высокой частоты А995, А99, А97, А95 (0Ю005 – 0,05 % примесей) и технической частоты А85, А8 и др. (0,15 – 1% примесей). Технический алюминий, выпускаемый в виде деформируемого полуфабриката (листы, профили, прутки и др.), маркируют АД0 и АД1. Механические свойства алюминия зависят от его чистоты и состояния. Увеличение содержания примесей и пластическая деформация повышают прочность и твердость алюминия. Ввиду низкой прочности алюминий применяют для ненагруженных деталей и элементов конструкции, когда от материала требуется легкость, свариваемость, пластичность. Так, из него изготовляют рамы, двери, трубопроводы, фольгу, цистерны для перевозки нефти и нефтепродуктов, посуду и др. Благодаря высокой теплопроводности его используют для различных теплообменников, в промышленных и бытовых холодильниках. Высокая электрическая проводимость алюминия способствует его широкому применению для конденсаторов, проводов, кабелей, шин и т.п. Следует также отметить высокую отражательную способность алюминия, в связи с чем его используют в прожекторах, рефлекторах, экранах телевизоров. Алюминий имеет малое эффективное поперечное сечение захвата нейтронов, он хорошо обрабатывается давлением, сваривается газовой и контактной сваркой, но плохо обрабатывается резанием. Алюминий имеет большую усадку при затвердевании (6%). Высокие теплота плавления и теплоемкость способствуют медленному остыванию алюминия из жидкого состояния, что дает возможность улучшать отливки из алюминия и его сплавов путем модифицирования, рафинирования и других технологических операций.
48. к сплавам, неупрочняемым термической обработкой, относятся сплавы АМц и АМг (табл.13.3). Сплавы отличаются высокой пластичностью, хорошей свариваемостью и высокой коррозионной стойкостью. Сплавы типа АМц относятся к системе AI-Mn (рис. 13.4, а). Структура сплавов типа АМц состоит из а-твердого раствора и вторичных выделений фазы MnA16, переходящих в твердый раствор при повышениитемпературы. В присутствии железа вместо MnA16 образуется сложнаятройная фаза (Mn, Fe)A16, практически нерастворимая в алюминии, поэтому сплавы типа АМц не упрочняются термической обработкой. Вотожженном состоянии они обладают высокой пластичностью и низкойпрочностью. Пластическая деформация упрочняет эти сплавы почти в 2 раза. Сплавы типа АМг относятся к системе AI-Mg (рис. 13.4,6). Магний образует с алюминием а-твердый раствор, концентрация которогопри повышении температуры увеличивается от 1,4 до 17,4 % в результатерастворения фазы Мg2Аlз. Однако сплавы, содержащие до 7 % Mg, дают очень незначительное упрочнение при термической обработке. Вследствие этого сплавы типа АМг, как и АМц, упрочняют с помощью пластической деформации и используют в нагартованном (АмгН - 80 % наклепа) и полунагартованном (АмгП - 40 % наклепа) состояниях. Однако применение наклепа ограничено из-за резкого снижения пластичности сплавов, поэтому их используют в отожженном (мягком АМгМ) состоянии. Сплавы т.ша АМц и АМг отжигают при 350 - 420 ОС. При повышении содержания магния временное сопротивление возрастает от 110 МПа (AMrl) до 340 МПа (АМг6) при соответствующем снижении относительного удлинения с 28 до 20 %. Легирование магнием, кроме того, вызывает склонность к окислению во время плавки, разливки и кристаллизации, что приводит к появлению в структуре оксидных пленок иснижению механических свойств. Поэтому сплавы с высоким содержанием магния (АМг6, AMrlO) для устранения склонности к окислению легируют бериллием. Укрупнение зерна, вызванное бериллием, устраняется добавкой титана или циркония. Сплавы типа АМц и АМг применяют для изделий, получаемых глубокой вытяжкой, сваркой, от которых требуется высокая коррозионнаястойкость (трубопроводы для бензина и масла, сварные баки), а такжедля заклепок, переборок, корпусов и мачт судов, лифтов, узлов подъемных кранов, рам вагонов, кузовов автомобилей и др. ДУРАЛЮМИН сплав Al (основа) с Cu (1,4-1,3%), Mg (0,4-2,8%) и Mn (0,2-1%). Подвергается закалке и старению, часто плакируется алюминием. Конструкционный материал для авиационного и транспортного машиностроенияния. и низкую твердость. Это позволяет проводить такие технологические. операции, как клепка, правка и др. Для проведения подобных операций естественно состаренные сплавы и детали из них можно подвергнуть обра- " ботке «на возврат», которая состоит в кратковременной выдержке сплава" (1 - 2 мин) при 230 - 300 00. Во время нагрева рассасываются зоны Г - П и восстанавливается пластичность, свойственная сплавам непосредственно после закалки. Однако применение обработки «на возврат» ограничено тем, что у тонкостенных изделий снижается коррозионная стойкость, а у толстостенных за короткое время выдержки не успевает восстанавливаться пластичность по всему сечению. Увеличение выдержки приводит к искусственному старению сплава на поверхности изделия, что вызывает. снижение пластичности. Дуралюмины широко применяют в авиации. 50. Ковочные алюминиевые сплавы маркируют буквами Ак. Они обладают хорошей пластичностью и стойки к обр,азованию трещин при горячей пластической деформации. По химическому составу сплавы близки кдуралюминам, отличаясь более высоким содержанием кремния. Поэтомув их структуре вместо фазы В присутствуют кремнийсодержащие фазы- четверная фаза (Al, Cu, Mg, Si) и,в-фаза (Mg2Si). Ковку и штамповку сплавов ведут при 450 - 4750С. Их применяют после закалки и искусственного старения. Сплавы с пониженным содержанием меди (АК6) отличаются лучшей технологической пластичностью, но меньшей прочностью (ив = 360 МПа). Их используют для средненагруженных деталейсложной формы: большие и малые крыльчатки, фитинги, качалки, крепежные детали. Сплавы с повышенным содержанием меди (АК8) хужеобрабатываются давлением, но более прочны и применяются для высоконагруженных деталей несложной. формы: подмоторные рамы, пояса лонжеронов и др. Высокопрочные алюмининиевые сплавы маркируют буквой В. Они отличаются высоким временным сопротивлением (600 - 700 МПа) и близким к нему по значению пределом текучести. Высокопрочные сплавы принадлежат к системе AI-Zn-Mg-Cu и содержат добавки марганца и хромаили циркония. Эти элементы, увеличивая неустойчивость твердого раствора, ускоряют его распад, усиливают эффект старения сплава, вызывают пресс-эффект. Цинк, магний и медь образуют М-, В- и Т-фазы, обладающие переменной растворимостью в алюминии: соответственно MgZn2, резанием. Они не содержат в структуре эвтектики по той же прич;ине, что и сплавы системы Al - Си, и характеризуются невысокими литейными свойствами, пониженной герметичностью и, кроме того, повышеннойчувствительностью к примесям Fe, Si, которые образуют в этих сплciвахнерастворимые фазы, снижающие пластичность сплавов. Сплавы системы Al - Mg применяют для изготовления деталей, работающих в условиях высокой влажности, в судо-, самолето- и ракетостроении. Из них делают детали приборов, вилки шасси и хвостового оперения, штурвалы и др. 51. Лучшими литейными свойствами обладают сплавы Аl – Si(10-12%) (силумины).. Высокая жидкотекучесть, малая усадка, отсутствие или низкаясклонность к образованию горячих трещин и хорошая герметичность силуминов объясняются наличием большого количества эвтектики в структуре этих сплавов. В двойных сплавах Аl - Si эвтектика состоит из твердого раствора и кристаллов практически чистого кремния, в легированных (АК9ч и др.) помимо двойной имеются тройные и более сложные эвтектики Плотность большинства силуминов 2650 кг /м3, т.е. меньше плотности чистого алюминия (2700 кг/м3). Они хорошо свариваются. Механические свойства зависят от химического состава, технологии изготовления (модифицирования, способа литья и т.д.), а также термической обработки (см. табл. 13.4). В двойных силуминах с увеличениемсодержания кремния до эвтектического состава снижается пластичность иповышается прочностъ. Появление в структуре сплавов крупных кристаллов первичного кремния вызывает снижение прочности и пластичности(рис. 1з.7). Несмотря на увеличение растворимости кремния в алюминииот 0,05 % при 200 ос дО 1,65 % при эвтек~ической температуре, двойныесплавы не упрочняются термической обработкой. Это объясняется высокой скоростью распада твердого раствора, который частично происходитуже при закалке, а также большой склонностью к коагуляции стабильныхвыделений кремния. Единственным способом повышения механическихсвойств этих сплавов является измельчение структуры путем модифицирования. Силумины обычно МОДИфИЦИРУIPт натрием, который в виде хлористых и фтористых солей вводят в жидкий сплав в количестве 2 - 3 % отмассы сплава. 52. Титан - металл серого цвета, имеющий две полиморфные модификации. Низкотемпературная (до 882 ОС) модификация Tia характеризуетсяГП решеткой с периодами а = 0,296 нм, с = О, 472нм, высокотемпературная Ti,a (при 900 ОС) имеет ОЦК решетку с периодом а = 0,332 нм. Полиморфное преврашение (882 ОС) при медленном охлаждении происходит по нормальному механизму с образованием полиэдрическойструктуры (рис. 14.1, а), а при быс'I1рОМ охлаждении - по мартенситномумеханизму с образованием игольчатой структуры (рис. 14.1, 6). Чистейший иодидный титан получают методом термической диссоциации из четырехиодидного титана, а также методом зонной плавки. Отличительными особенностями титана и его сплавов являются хорошие механич~ские свойства, малая плотность, высокие удельная прочность, хорошие теХНОЛОГИЧ,еские свойства и отличная коррозионная стойкчсть.Физические свойства чистого титана приведены в § 1.2. Механические свойства титана характеризуются хорошим сочетани ем прочности и пластичности Высокая пластичность иодидного титана по сравнению с другими металлами, имеющими Гексагональную кристаллическую решетку (Zn, Cd, Mg), объясняется большим количеством систем скольжения и двойникования благодаря малому. соотношению с/а = 1,587. Механические свойства титана сильно зависят от наличия примесей, особенно водорода, кислорода, азота и углерода, которые образуют с ним твердые растворы внедрения и промежуточные фазьi: гидриды, оксиды, нитриды и карбиды. Небольшое количество кислорода, азота и углерода повышает твердость, временное сопротивление ипредел текучести, однако при этом значительно уменьшается пластичность (рис. 14.2), снижается коррозионная стойкость, ухудшаются свариваемость, способность к пайке и штампуемость. Поэтому содержаниеэтих примесей в титане ограничено сотыми, а иногда тысячными долями процента.. Водород повышает стабильность,в-фаЗЫ"снижает критическую скорость закалки, а также температуры начала и конца мартенситного пр евращения, увеличивает прокаливаемость и позволяет при малых скоростях. закалки получить большое количество стабилизированных водородом метастабильных фаз. Титан хладостоек. При повышении температуры титан активно поглощает газы: начиная с 50 -70 ос - водород, свыше 400 - 500 ос - кислород и с 600 -700 ос- азот, оксид идиоксид углерода. Технический титан хорошо обрабатывается давлением. Из него изготовляют все виды прессованного и катаного полуфабриката: листы, трубы, проволоку, поковки. Титан хорошо сваривается аргонодуговой и точечной сваркой. Сварной шов обладает хорошим сочетанием прочностии пластичности. Прочность шва СОС'I1авляет 90 % прочности основногометалла.. Титан плохо обрабатывается резанием, налипает на инструмент, в результате чего,:rOT быстро изнашивается. Для обработки титана требуются инструменты из быстрорежущей стали и твердых сплавов, малыескорости резания при большой подаче и глубине резания., интенсивноеохлаждение. К недостаткам титана относятся также низкие жаростой кость и антифрикционные свойства.. 53. К сплавам с а-структурой относятся сплавы титана с алюминием (например, ВТ5), а также сплавы, дополнительно легированные оловом или цирконием (например, ВТ5-1). Они характеризуются средней прочностью при 20 ОС, высокими механическими свойствами при криогенныхи повышенных (450 - 500 ОС) температурах. Сплавы имеют высокую термическую стабильность свойств и обладают отличной свариваемостью. Прочность сварного шва составляет 90 % прочности основного сплава. Обрабатываемость резанием удовлетворительная. Недостатки сплавов с а-структурой - неупрочняемость термической обработкой и низкая технологическая пластичность. Сплавы с оловом более технологичны, но это самые дорогие из а-сплавов. В горячем состоянии а-сплавы куют, прокатывают и штампуют. Их поставляют в видепрутков, сортового проката, поковок, труб и проволоки. Предназначеныони для изготовления деталей, работаюших в широком диапазоне температур: от криогенных дО 4500С (ВТ5) н 5000С (BT5-1). 54. Псевдо-а-сплавы имеют преимущественно а-структуру и не большое количество,В-фазы (1 - 5 %) вследствие дополнительного легирования ,В стабилизаторами: Mn, У, Nb, Мо и др. Сохраняя достоинства а-сплавов, они, благодаря наличию,В-фазы, обладают высокой технологической пластичностью. Сплавы с низким содержанием алюминия (2 - 3 %) обрабатываются давлением в холодном состоянии и только при изготовлениисложных деталей их нагревают до 500 - 700 ос (ОТ4, OT4-1). Сплавы сбольшим содержанием алюминия при обработке давлением требуют подогрева до 600-800 ОС. На прочность этих сплавов помимо алюминия благоприятно влияют цирконий и кремний. Цирконий, неограниченно растворяясь в а-фазе, повышает температуру рекристаллизации. Кроме того, он способствует увеличению растворимости,В-стабилизаторов в а-фазе, что вызывает рост прочности как при 20 ОС, так и при высоких темпе ратурах. В тех же условиях кремний повышает прочность в результатеобразования тонкодисперсных силицидов, трудно растворимых в а-фазе. Поэтому псевдо-а-сплавы с содержанием алюминия 7 ~ 8 %, легированные Zr, Si, Мо, Nb, V (ВТ20), используют в изделиях, работ"ающих принаиболее высоких (среди титановых сплавов) температурах. Недостаток этих сплавов - склонность к водородной хрупкости. Водород мало растворим в а-фазе и присутствует в структуре в виде гидридов, которые снижают пластичность, особенно при медленном нагружении, и вязкость сплавов (рис. 14.10). Лопустимое содержание водорода в псевдоа-сплавах колеблется в пределах 0,005 - 0,02 %. 55. Лвухфазные (а +,в)-сплавы обладают лучшим сочетанием технологических и механических свойств. Онилегированы в основном алюминием и,в-стабилизаторами. Необходимость легирования алюминием обусловлена тем, что он значительно упрочняета-фазу при 20 ос и повышенных температурах, тогда как,в-стабилизаторы в ней мало растворимы и потому не оказывают существенного влияния на ее свойства. Особо ценным для этих сплавов является способностьалюминия увеличивать термическую стабильность,в-фазы, поскольку эвтектоидообразующие,в-стабилизаторы, н'аиболее эффективно упрочняющие сплавы, вызывают склонность этой фазы к эвтектоидному распаду. К роме того, алюминий снижает плотность (а +,8)-сплавов, что позволяет удерживать ее приблизительно на уровне титана, несмотря на присутствие элементов с большой плотностью У, Сг, Мо, Fe и др. у стойчивость,в-фазы и термическую стабильность сплавов сильно повышают изоморфные,в-стабилизаторы: Мо, У, Nb. Сплавы а +,в упрочняются с помощью термической обработки закалки и старения. В отожженном и закаленном состояниях они имеют хорошую пластичность, а 'после старения - высокую прочность при20 - 25 ос и повышенных температурах. При этом, чем больше,в-фазысодержится в структуре сплава, тем он прочнее в отожженном состояниии сильнее упрочняется при термической обработке. По структуре, полу чаемой в (а +,в)-сплавах после закалки, их подразделяют на два класса: Сплавы а + {З меньше склонны к водородной хрупкости, чем р и псевдо-а, поскольку водород обладает большей растворимостью в {З фазе; они легче куются, штампуются и прокатываются, чем сплавы с аструктурой. Их поставляют в виде поковок, штамповых заготовок, прутков, листов, ленты. 56. Псевдо-{З-сплавы (ВТ15) высоколегированные в основном {З-стабилизаторами сплавы. Суммарное количество легирующих элементов, какправило,'превышает 20 %. Наиболее часто для легирования используютМо, У, Cr, реже - Fe, Zr, Sn.. Алюминий присутствует почти во всехсплавах, но в небольших количествах ('" 3 %). в равновесном состояниисплавы имеют структуру преимущественно {З:фазы с небольшим количеством а-фазы. После закалки их структура-- метастабильная {З' -фаза. В] этом состоянии сплавы обладают хорошей пластичностью (8 = 12...40 %; Ф ~ 30...60 %), легко обрабатываются давлением, имеют сравнитель но невысокую прочность (О'в ~ 650...1000 МПа). В зависимости от хи ,, мического состава временное сопротивление После старения составляет 1300 - 1800 МПа. У некоторых сплавов О'в при старении увеличивается более чем в 1,5 раза. Плотность этих сплавов находится в интервале 4,9 - 5,1 т/мЗ. Сплавы отличаются высокой удельной прочностью, облада-, ют низкой склонностью к водородной хрупкости, удовлетворительно об. рабатываются резанием; их недостатки -чувствительность к nримесям кислорода и углерода, которые вызывают снижение пластичности и вязкости, пониженная пластичность сварных швов и низкая термическая стабильиость. Наибольшее распространение в промышленности получил сплав BT15. Его выпускают в виде листов, полос, прутков', поковок. Этот сплав . реI<:омендуется для длительной работы при температуре до 350 ОС. 57. Титановые сплавы имеют хорошие литейные свойства. Небольшой температурный интервал кристаллизации обеспечивает им высокую жидкотекучесть и хорошую плотность отливки. Они обладают малой склонностью к образованию горячих трепrин и неБОЛЫllОЙ линейной усадкой(1 %); их объемная усадка составляет около 3 %. к недостаткам литейных титановых сплавов относятся большая склонность к пог лощению газов и высокая активность при взаимодействии с формовочными материалами. Поэтому их плавку и разливку ведут в вакууме или в среде нейтральных газов. Для получения крупных фасонныхотливок (до 300 - 500 кг) используют чугунные и стальные фОрМЫj мелкиедетали отливают в оболочковые формы, изготовленные из специальныхсмесей. Для фасонного литья применяют сплавы, аналогичные по химическому составу некоторым дефdрмируемым (ВТ5Л, ВТ3-1Л, ВТ14Л), атакже специальные литейные сплавы. Литейные титановые сплавы обладают более низкими механическими свойствами, чем деформируемые. Упрочняющая термическая обработка резко снижает пластичность литейных сплавов и поэтому не применяется. Перспективным способом повышения механических свойств отливок, особенно для деталей небольших размеров и сложной формы, является термоводородная обработка. Хорошие результаты дает совмещение термоводородной обработки с горячим изо статическим прессованием. Такаякомбинированная обработка приводит к значительному снижению (болеечем в 2 раза) пористости и повышению механических свойств, особеннопредела усталости (табл. 14.з).
Видно, что термоводородная обработка (до 0,8 % Н) в сочетании с горячим изостатическим прессованием обеспечивает повышение прочностных характеристик на 15 - 20 %, а предела усталости на 65 - 80 %. 58. Коррозионно-стойкие стали являются высоколегированными и содержат не менее 13 % Cr, что обеспечивает образование на поверхности металла пассивирующей защитной пленки. Их разделяют на классы в зависимости от структуры, котораЯ образуется после высокотемпературного нагрева и охлаждения на воз духе (рис. 15.з): мартенситный, мартенситно-ферритный (при содержа нии феррита не менее 10 %), ферритный, аустенито-ферритный (при содержании феррита не менее 10 %), аустенитный и аустенитно-мартенситный (ГОСТ 5632-72). Суммарное влияние феррито- и аустенитообразующих элементов характеризуют эквиваленты хрома Сгэкв и никеля Niэкв: Сгэкв = Сг + 2Si + 1,5Мо + 5V + 5,5Al + 1,75Nb + 1,5Ti + 0,75Wj Niэкв = Ni + 0,5Mn + 30С + 30N + 0,3Cu,. Азот - доступный практически в неограниченном количестве из воздуха легирующий элемент - отличается повышенной аустенитообразующей и упрочняющей способностью. Он эффективно заменяет никельи, являясь, как и углерод, элементом внедрения, интенсивно упрочняетсталь. Использование азота в качестве легирующего элемента сдерживалось трудностью введения его в сталь ввиду малой (0,045 % (мас.)) растворимости в жидком железе. Кроме того, азот улетучивается из сталипри термической обработке и сварке В настоящее время разработаны промышленные способы введения азота в жидкую сталь, что привело к созданию нового перспективного класса высокоазотистых сталей, отличающихся высокими прочностью и коррозионной стойкостью. Для введения азота необходимо большое давление и наличие в стали нитридообразующих элементов (Ti, Nb, У, Cr, Mn). Сталь выплавляют в индукционной печи и раскисляют. После этого ковш с готовой сталью помещают в специальную установку, в которой создают давление газообразного азота до 10 МПа. На поверхности стали молекулы азота диссоциируют, атомарный азот растворяется и диффундируетв жидкую сталь. Процесс кристаллизации идет при высоком давлении, масса получаемых слитков - до 2 т. 59. Жаростойкость железа и сталей повышают легированием хромом, алюминием и кремнием. Наибольшее распространение при объемном и поверхностном легировании железа и сталей получил хром, содержание которого доходит до 30 %. С увеличением количества хрома в стали, а также с ростом температуры и выдержки содержание хрома в оксиде возрастает. Легированные оксиды железа заменяются оксидами хрома, чтоведет к повышению жаростойкости. Жаростойкими являются высоколегированные хромистые стали ферритного и мартенситного класса, хромоникелевые и хромомаргандевыестали аустенитного класса. Чем больше хрома содержит сталь, тем вышемаксимальная температура ее применения и больше срок эксплуатадииизделий. Жаростойкость определяется главным образом химическим составом стали (т .е. содержанием хрома) и сравнительно мало зависит отее структуры. Дополнительное легирование жаростойких сталей кремнием (до 2 3 %) и алюминием (до 1 - 2 % в сталях и до 4 - 5 % в сплавах с высокимЭJiектрическим сопротивлением) повышает температуру эксплуатации. Низкоуглеродистая сталь при большом содержании хрома приобретает однофазную ферритную структуру. Б процессе длительной работЬ:r при высоких температурах кристаллы феррита растут, что сопровождается понижением ударной вязкости. Для предотвращения охрупчиванияст.аль дополнительно легируют карбидообразующими элементами (например, Ti). Карбиды затрудняют рост зерна феррита. Химический состави свойства некоторых жаростойких сталей приведены в табл. 15.4.
Следует отметить, что стали 08Х17Т и 15Х25Т ферритного класса (в структуре преобладает феррит) нежаропрочны, поэтому их используют в изделиях, которые не испытывают больших нагрузок, особенно ударных. Сплавы 20Х23Н18 и 20Х25Н20С2 аустеn:итного класса не только жаростойки, но и жаропрочны. Области применения жаростойких сталей исплавов указаны в табл. 15.5. Б жаростойких сталях содержание алюминия и кремния ограничено, так как эти элементы охрупчивают сталь и ухудшают технологические свойства при обработке давлением. Этот недостаток можно исключить, если использовать их при поверхностном легировании. Жаростойкие стали Х13Ю4 и Х23Ю5Т, легированные хромом и алюминием, так же как исплав Х20Н80, используют как материалы с повышенным электрическимсопротивлением. Низкая жаростойкость тугоплавких металлов - Мо, W, Та, Nb создает большие затруднения при использовании их в качестве жаропрочных ' материалов. Применение вакуума и защитных сред при технологической обработке и эксплуатации тугоплавких металлов вызывает в некоторых случаях большие технические трудности. Объемное легирование этих металлов не приводит к повышению жаростойкости, хотя для повышенияжаропрочности оно может быть эффективным. Высокой жаростойкостиможно добиться, используя жаростойкие тугоплавкие покрытия. Поиск по сайту: |
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.012 сек.) |