Жаропрочность достигается

Аустенитные стали. Для получения структуры аустенита эти стали должны содержать большое количество никеля (марганца), а для получения высокой жаростройкости — хрома. Для достижения высокой жаропрочности их дополнительно легируют Mo, W, V, Nb и В. Эти стали применяют для детален, работающих при 500— 750 °С. Жаропрочность аустенитных сталей выше, чем перлитных, мартенситных, мартенситно-ферритных и ферритных.

Рис. 24. Жаропрочность аустенитных (Л) и ферритных (Ф) сталей

Стали аустенитного класса для достижения высокой жаропрочности дополнительно легируют Mo, W, V, Mb, В. Их применяют для деталей, работающих при 500...700 °С. Жаропрочность аустенитных сталей выше, чем перлитных, мартенситных и мартенситно-ферритных. Аустенитные стали пластичны, хорошо свариваются, но несколько затруднена их обработка резанием.

Влияние ВМТО на жаропрочность аустенитных сталей, сплавов и технически

Широкое применение аустенитных сталей для наиболее горячей части пароперегревателей выявило чувствительность жаропрочных свойств этих сталей к их структурному состоянию. Ранее было показано, что аустенитные стали проявляют высокую чувствительность к пластической деформации (см. гл.1). Кроме пластической деформации жаропрочность аустенитных сталей зависит также от величины зерна. Так, большое число повреждений аустенитных пароперегревателей в первые 10—25 тыс. ч работы вызвано низкой жаропрочностью поставляемых труб, прошедших после холодной прокатки термическую обработку по режиму аустенизации при 1000—1050 °С, которая не приводила к гомогенизации аустенита. При такой термической обработке формировалось мелкое зерно с условным диаметром (l-j-2) • 10~2 мм (8—11 балл шкалы).

Действие различных добавок заключается главным образом в-повышении этих и других характеристик. Так, легированные стали перлитного класса имеют более высокую жаропрочность, чем углеродистые (из- стали 12ХМФ делают змеевики пароперегревателей). Еще выше жаропрочность аустенитных сталей.

Углерод — сильный аустенитизатор. Повышение содержания углерода всего на несколько сотых долей процента может полностью подавить действие феррито образующих элементов в сталях типа 18-8. Это обстоятельство должно учитываться при сварке в углекислом газе, а также электродами с фтористокаль-циевым покрытием, когда возможно некоторое науглероживание металла шва. Углерод вместе с азотом повышает жаропрочность аустенитных сталей [36]. Содержание углерода обычно не превышает 0,4%. В никелевых сплавах углерод ведет себя по-иному. Известно, что никель не образует карбидов; более того, в никелевых сплавах он способствует графитизации. Поэтому в присутствии углерода, как указывает Ф. Ф. Химушин, богатый никелем (более 45%) легированный у-твердый раствор теряет способность упрочняться путем карбидообразования.

, Кремний и алюминий, наряду с хромом, повышают окалиностойкость аустенитных сталей и сплавов. Так, например, повышение содержания кремния в стали типа 18-8 от 0,4 до 2,4% увеличивает ее окалиностойкость при 980° С в 22 раза. Кремний, вместе с тем, резко ухудшает свариваемость стабильноаустенитных сталей и никелевых сплавов. Кремний, как установили советские и французские исследователи, повышает стойкость аустенитных сталей против коррозионного растрескивания, т. е. против коррозии под напряжением. Алюминий мало влияет на жаропрочность аустенитных сталей, но весьма энергично повышает ее у никелевых сплавов (рис. И и 12). Алюминий вводят в состав дисперсионно-твердеющих сталей для повышения их прочности при комнатной и повышенных температурах.

Молибден, как правило, не образует обособленных фаз. Его положительное влияние на жаропрочность аустенитных сталей и сплавов связано главным образом с повышением устой-

Таблица 14 Влияние надреза на жаропрочность аустенитных сталей и сплавов

жаропрочных аустенитных сталей или сплавов на никелевой основе. Характерным для таких швов является повышенное содержание в них элементов, обладающих малой диффузионной подвижностью (W, Мо, Та, Nb и др.)- Как известно, именно высокой энергией активации самодиффузии указанных элементов и объясняется их способность резко повышать жаропрочность аустенитных сталей и сплавов. Поэтому для гомогенизации структуры высокожаропрочных аустенитных швов требуется более длительный высокотемпературный нагрев, чем для швов обычных аустенитных сталей типа 18-8 или 25-20 (рис. 39). Так, например, для более или менее заметного устранения дендритной микронеоднородности сварных швов сплава типа нимоник требуется подвергать его гомогенизации при 1080° С в течение 8 ч.

Высокой жаропрочностью обладает сплав Д20, используемый для деталей, длительно работающих при 250—350 °С, и в виде листов для деталей, кратковременно работающих при температурах до 300 С. Повышенная жаропрочность достигается вследствие высокого содержания меди, а также марганца и титана, замедляющих диффузионные процессы. Кроме того, титан задерживает процесс рекристаллизации. Сплав АК4-1 закаливают при 525—535 СС, а сплав Д20 — при 535 °С в воде и подвергают старению при 200—220 '"С.

Повышенная жаропрочность достигается в результате образования сложнолегированного твердого раствора неодима н циркония в магнии и выделения частиц Mg,,Nd.

В сплавах на основе тугоплавких металлов различают искусственные и естественные дисперсные системы. Высокая жаропрочность искусственных систем связана с торможением процессов рекристаллизации и роста зерна. В естественных системах жаропрочность достигается, кроме того, благодаря дисперсному упрочнению, поскольку карбидная дисперсия второй фазы обладает значительным сопротивлением коагуляции.

Стали мартенситного и мартенситно-ферритного классов содержат 8...13% Сг и легируются вольфрамом, молибденом, ванадием, ниобием, бором. Эти стали, помимо более высокого значения длительной прочности, обладают высокой жаропрочностью Структура этих сталей состоит из мартенсита, феррита и карбидов типа М:зС&, М&С, М2С, МС и фазы Лавеса - Fe2\V, Fe_>Mo. Высокая жаропрочность достигается за счет упрочнения твердого раствора, образования карбидов и интерметаллидных фаз. Предельная рабочая температура 580...600 °С. Стали применяют после закалки на воздухе или в масле от 1050...1100 °С и отпуска при 650...750 °С. Высокие температуры

Стали мартенситного и мартенситно-ферритного классов. Для деталей и узлов газовых турбин и паросиловых установок (лопатки, крепежные детали, трубы и т. д.) применяют высокохромистые (8—13 % Сг) стали, добавочно легированные W, Мо, V, Nb и В (см. табл. 12). Эти стали помимо более высокого значения длительной прочности обладают высокой жаростойкостью. В зависимости от содержания хрома они относятся или к мартен-ситному (до 10—11 % Сг) или к мартенситно-ферритному (И — 13 % Сг) классу. Структура этих сталей состоит из мартенсита, б-феррита, карбидов типа М23Св, МвС, М2С, МС и фазы Лавеса — FejW (Fe2Mo). Высокая жаропрочность достигается за счет упрочнения твердого раствора, образования карбидов и интерметал-лидных фаз. Наиболее сильно повышают жаропрочность вольфрам и ванадий в сочетании с молибденом. Легирование стали бором, цирконием, церием и азотом дополнительно увеличивает жаропрочность. Рабочие температуры этих сталей могут достигать 580—600 °С. Однако количество ферритообразующих элементов должно быть ограничено, в противном случае сталь может стать полуферритной, что снизит жаропрочность.

В аустенитных сталях с карбидным упрочнением 45Х14Н14В2М, 40Х15Н7Г7Ф2МС высокая жаропрочность достигается введением в хромо-никелевый аустенит 0,3—0,5% углерода и карбидообразующих элементов — Mo, W, V и др. После закалки, в процессе последующего старения образуются дисперсные карбиды типа М2зС6 и МС, повышающие механические свойства сталей. Сталь 45Х14Н14В2М в отожженном состоянии (после выдержки при 810—830 °С с охлаждением на воздухе) используют для изготовления клапанов авиационных двигателей (табл. 7.3).

(поршни, головки цилиндров, диски и лопатки компрессоров), работающих при повышенных температурах (до 300 °С). Жаропрочность достигается за счет легирования сплавов никелем, железом и титаном, затормаживающими диффузионные процессы и образующими сложнолегированные мелкодисперсные упрочняющие фазы, устойчивые к коагуляции при нагреве (АКЧ-1, Т1: зак. 530 °С, стар. 190 °С, 8—12 ч). Сплавы обладают высокой пластичностью и технологичностью в горячем состоянии, хорошо (Д20) или удовлетворительно (Д21, АК-1) свариваются, однако отличаются пониженной коррозионной стойкостью; из защищают от коррозии анодированием и лакокрасочными

В качестве материалов для лопаток газовых турбин широко применяют сплавы на никелевой основе [20]. Высокая жаропрочность достигается выделением в высокодисперсной форме у'-фазы типа Ns (Al, Ti) и упрочнением твердого раствора вследствие высокого легирования хромом, вольфрамом, молибденом, железом. Положительное влияние оказывает бор. Выделяясь при старении в виде боридных фаз по границам зерен, он тормозит диффузионные процессы.

Высокой жаропрочностью обладает сплав Д20, используемый для деталей, длительно работающих при 250—350 °С, и в виде листов для деталей, кратковременно .„ работающих при температурах до 300 °С. Повышенная жаропрочность достигается вследствие высокого содержания меди, а также марганца и титана, замедляющих диффузионные процессы. Кроме того, титан задерживает процесс рекристаллизации. Сплав АК4-1 закаливают при 525—535 °С, а сплав Д20 — при 535 °С в воде и подвергают старению при 200—220 °С.

Повышенная жаропрочность достигается в результате образования сложнолегированного твердого раствора неодима и циркония в магнии и выделения частиц MgeNd.

Рекомендуем ознакомиться:

Жалюзийный золоуловитель

Жесткости сильфонов

Жесткости трубопровода

Жесткостных параметров

Жаропрочных нержавеющих

Жидкостей гидросистем

Жидкостей применяемых

Жидкостные манометры

Жидкостным охлаждением

Жидкостное охлаждение

Жидкотекучесть склонность

Живучести конструкции

Жаропрочная деформируемая

Жаропрочность достигается

Меню:

Главная страница Термины