Горячесолевое растрескивание

Сталь обыкновенного качества поставляют без термообработки в горячекатаном состоянии. Изготовленные из нее конструкции обычно также не подвергают последующей термообработке. Эта сталь поставляется по ГОСТ 380—71 на сталь углеродистую обыкновенного качества, ГОСТ 5520—69 на сталь для котлостроения, ГОСТ 5521—76 на сталь для судостроения и т. д. (табл. 42).

няют в горячекатаном состоянии и в меньшем объеме — после термообработки, нормализации или закалки с отпуском (термоупрочнение). Механические свойства этих сталей зависят от термообработки (табл. 43 и 44).

Наличие марганца в сталях повышает ударную вязкость и хладноломкость, обеспечивая удовлетворительную свариваемость. По сравнению с другими низколегированными сталями марганцевые позволяют получить сварные соединения более высокой прочности при знакопеременных и ударных нагрузках. Введение в иизколегироваппые стали небольшого количества меди (0,3— 0,4%) повышает стойкость стали против коррозии атмосферной и в морской воде. Для изготовления сварных конструкций низколегированные стали используют в горячекатаном состоянии. Термообработка значительно улучшает механические свойства стали, которые однако зависят от толщины проката. При этом может быть достигнуто значительное снижение порога хладноломкости. Поэтому в последние годы некоторые марки низколегированных сталей для производства сварных конструкций используют после упрочняющей термообработки.

В ненапряженных конструкциях применяют стали обыкновенного качества, так как сталь не испытывает больших напряжений (СтЗ, Ст5), а в предварительно напряженных конструкциях — среднеуглеродистые и высокоуглеродистые стали в горячекатаном состоянии, а также упрочненные термической обработкой.

Свойства, соответствующие классу A-IV, моогут быть получены в горячекатаном состоянии в легированных сталях марок 20ХГ2Ц или 80С или в простой углеродистой стали марки Ст5 после упрочняющей термической обработки (закалка в воде, отпуск при 400°С).

стали
В литом горячекатаном состоянии эти стали имеют структуру пластинчатого перлита с избыточными (часто в виде сетки) карбидами. Для получения необходимого количества графита проводят графитизирующий отжиг. При этом пластинчатый перлит переводят в зернистый для улучшения обрабатываемости. Режим обработки в общем аналогичен режиму графитизн-рующего отжига ковкого чугуна1 и заключается в нагреве до 820—840°С с выдержкой около 5 ч, охлаждении до 700—720°С, выдержке 5—15 ч при этой температуре для частичной графитизации избыточного цементита. Дальнейшее охлаждение до 600°С — с печыо, а от 600°С — на воздухе.

Обрабатываемость резанием — в горячекатаном состоянии при НВ 103—107 и о-,,. = 460 МПа Коб. ст = 1,65 и Котв. спл = 2,1.

Обрабатываемость резанием — в горячекатаном состоянии при НВ 137

Обрабатываемость резанием — в горячекатаном состоянии при НВ 137

Обрабатываемость резанием — в горячекатаном состоянии при НВ 137

2. Горячесолевое растрескивание......................... 42

2. ГОРЯЧЕСОЛЕВОЕ РАСТРЕСКИВАНИЕ

Растрескивание титановых сплавов под напряжением под слоем соли при повышенных температурах называют солевой коррозией. Это явление в 1955 г. открыл Бауэр. Сущность процесса сводится к тому, что на поверхности напряженных образцов, контактирующих с солью при температурах более 250°С, возникают трещины, которые значительно сокращают долговечность образца при данном напряжении или уменьшают его пластичность при последующем испытании на разрыв. В настоящее время горячесолевое растрескивание достаточно хорошо изучено в лабораторных условиях [12]. Однако многие вопросы не выяснены. В частности, в практике применения титановых сплавов прямых катастрофических фактов солевой коррозии не наблюдается, хотя условия, которые могут привести к горяче-солевому растрескиванию, типичны для многих узлов современных авиационных

двигателей, работающих при достаточно высоких температурах и напряжениях (например, во время полетов над морями на поверхности конструкций откладывается налет солей). Особенно жесткие условия создаются в судовых газотурбинных двигателях, работающих в условиях влажного морского воздуха, насыщенного морскими солями. Большинство исследователей относят некоторое расхождение результатов лабораторных исследований с практическими к периодичности рабочих нагрузок и благоприятному действию влаги; тем не менее, горпчесолевое растрескивание может стать в определенных условиях лимитирующим фактором, который ограничит применение титановых сплавов в некоторых конструкциях. На горячесолевое растрескивание оказывают влияние различные факторы: форма деталей, скорость, степень и характер нагружения, способ нанесения солевых покрытий и др. В связи с этим имеющиеся в литературе результаты неоднозначны и нередко трудно не только количественно, но и качественно оценить склонность к горячесолевому растрескиванию титановых сплавов различного состава.

В настоящее время выявлены основные факторы, влияющие на горячесолевое растрескивание титановых сплавов [21, 44—46 и др.]. К ним относятся: а) факторы внешней среды —состав соли, температура испытания, уровень растягивающих напряжений, наличие окисляющей среды (воздух и влага), цикличность или непрерывность условий нагружения и действия соли; б) факторы материала — состав и структурное состояние сплава (его термомеханическая предыстория и конечная термообработка), состояние поверхности (особенно характер оксидных пленок и диффузионных окисленных поверхностных слоев).

некоторых случаях признаки растрескивания полностью исчезают. Существенное влияние оказывает длительность перерыва между высокотемпературными нагру-жениями и наличие влаги при охлаждении. При длительном (до двух недель) перерыве нагружения во влажной камере и кратковременном (от 2 до 10 ч) нагруже-нии и повышении температуры горячесолевое растрескивание не развивается. В этом отношении некоторые исследователи приходят к выводу о существовании инкубационного периода солевой коррозии. Если при о_дном цикле он не преодолевается, то горячесолевое растрескивание не развивается. Следует отметить опасность присутствия серебра в зоне высокотемпературного нагружения. Специально проведенные эксперименты показали, что наличие контакта с серебром приводит к контакту с хлористым серебром, которое даже в небольшом количестве способствует развитию горячесолевого растрескивания.

Таблица 6. Влияние алюминия на горячесолевое растрескивание сплавов [ 45]

Систематические исследования по влиянию отдельных легирующих элементов и комплексного легирования на горячесолевое растрескивание в настоящее время не проводятся, хотя попытки расположить сложнолегированные сплавы по стойкости к горячесолевому растрескиванию неоднократно предпринимались. Расхождения между результатами исследований отдельных авторов незначительны, их можно объяснить влиянием термообработки и структурного состояния, различием методик испытаний и критериев в оценке явления растрескивания. Б. А. Колачев, В.А.Ливанов и А.А. Буханова [12] на основе сопоставления данных различных авторов предлагают следующий ряд наиболее известных композиций сплавов в порядке нарастания чувствительности к горячесолевому растрескиванию: Ti— -2,5 % AI-1 % Mo-10%Sn-5 %Zr; Ti-2 % AI-4 % Zr-2 % Mo; Ti-4% AI--

Многие данные по влиянию термопластической и термической обработок на горячесолевое растрескивание противоречивы, особенно если сопоставляются различные сплавы. Однако для каждого сплава, несомненно, мржно подобрать режимы пластической и термической обработок, при которых горячесолевое растрескивание будет минимально или полностью отсутствовать.

Учитывая изложенное, рассмотрим основные способы, позволяющие исключить горячесолевое растрескивание титановых сплавов.

Горячесолевое растрескивание