Жаростойкого материала

Глава 5. Теории жаростойкого легирования............ 111

ТЕОРИИ ЖАРОСТОЙКОГО ЛЕГИРОВАНИЯ

Таким образом, изложенную выше теорию жаростойкого легирования металлов можно представить в виде следующих требований, предъявляемых к легирующему элементу Me*:

Если скорость окисления металлов определяется не диффузионными, а другими процессами или при легировании в окисной пленке образуется новая фаза, изложенные выше принципы жаростойкого легирования неприменимы.

Эта теория жаростойкого легирования находится в хорошем соответствии с целым рядом случаев окисления сплавов, когда действительно образуется защитный окисел легирующего элемента (см. с. 95), и позволяет на основании некоторых свойств элементов и их окислов качественно оценить пригодность различ-

A. H. Мень и А. Н. Орлов дополняют эту теорию жаростойкого легирования металлов некоторыми рекомендациями (см. с. 103):

Рассмотренные три теории жаростойкого легирования металлов не исключают, а дополняют друг друга и дают возможность не только теоретически" обосновать существующие сплавы, но и более рационально подойти к разработке рецептуры новых жаростойких сплавов.

нием самих металлов. В связи с этим можно указать на следующие основные направления жаростойкого легирования тугоплавких металлов:

Основой жаростойкого легирования стали является хром, а для дополнительного повышения жаростойкости вводят кремний или алюминий, или оба элемента в количествах до 4—5%.

Приведенные теории жаростойкого легирования не противоречат, а скорее дополняют друг друга.

При разработке жаростойких сплавов основным необходимым требованием ко всем легирующим элементам является большее химическое сродство п к кислороду, чем основы. Согласно сУЩестзующим теориям можно выделить три принципа жаростойкого легирования.

никелевых сплавов этими элементами. В качестве жаростойкого материала широко применяются нихромы, а в качестве жаростойкого и жаропрочного материала сплавы типа нимоник, дополнительно легированные титаном и алюминием. Исключительно вредной примесью в никелевых сплавах является сера, в присутствии к-рой на границе зерен образуется легкоплавкая эвтектика Ni—Ni3S2 (*°пл. 625°), что при высоких темп-pax вызывает склонность сплавов к межкристаллитной коррозии. Для повышения коррозионной стойкости в окислит, и восстановит, атмосферах, содержащих сернистые газы, никель легируют марганцем (до 4,5%) или хромом.

Хромоникелевая окалиностойкая сталь по своим хар-кам в ряде случаев не уступает нихромовым сплавам ЭИ435 и ЭИ602, широко применяемым в качестве жаростойкого материала для газотурбинных двигателей. Изменение физич. свойств Н. о. д.с. с повышением темп-ры приведено на рис. 8.

ние легирующих элементов на изменение точки Кюри никеля показано на рис. 7. Н. обладает высокой жаростойкостью до 1100—1150° и хорошей теплопроводностью, что при применении его в камерах "н мя/м2 д. ф,% сгорания газовых sot турбин как в чистом, так и в плакированном виде (по стали или меди) уменьшает чувствительность ма- Рис- 5- Изменение пла-ТРПНЯТТЯ к иррттт стичности и ударной вяз-icpjaojia л лчсиши- кости никеля с повыше-му перегреву, ко- нием темп-ры. роблению и растрескиванию. Напр., никелевое покрытие лопаток газовых турбин из малоокалино-стойкой стали ЭИ388 надежно обеспечивало их работу в реактивных двигателях при разогреве до 850° и в эксплуатации вполне себя оправдало. Н. используется и в качестве жаростойкого материала в аналитич.

Чугаль стоек в азотной к-те и в морской воде. В качестве жаростойкого материала его применяют для многих деталей, работающих в условиях высоких темп-р. Пирофераль не взаимодействует с расплавл. бурой и с различными солями, стоек против карбюризаторов и цианизаторов при тер-мич, обработке и против продуктов крекинга углеводородов. Как жаростойкий материал пирофераль применяется для скребков колчеданных печей, цементац. ящиков, тиглей для расплавл. солей и т. п.

В связи с интенсивным развитием машиностроительной промышленности потребность в сталях для работы при высоких температурах постоянно возрастает. Однако возможности использования высоколегированных хромоникелевых сталей аустенитного класса для этих целей ограничены из-за дефицитности никеля. Внимание исследователей уже длительное время привлекает проблема применения аустенитных сталей на хромомарганцевой основе в качестве жаростойкого материала. Но до настоящего времени хромомарганцевые стали не кашли широкого применения. В малоуглеродистых хромомар-ганцевых сталях нельзя получить однофазную аустенитную структуру при содержании хрома свыше 13%, что в свою очередь ограничивает возможность повышения коррозионной стойкости. Поэтому стали системы Fe—Сг—Мп, работающие при высоких температурах, необходимо дополнительно легировать аустенитообразующими элементами, позволяющими вводить повышенное количество хрома с сохранением аустенитной структуры.

Для уменьшения влияния охлаждаемых глиссажных труб и недогрева низа заготовок применяются следующие способы: смещение труб в горизонтальной плоскости так, чтобы одно и то же место металла не находилось постоянно на трубе, наложение на трубы блочной теплоизоляции, которая не только уменьшает недогрев металла, но и уменьшает потери тепла с охлаждающей водой. Они составляют до '/з всего поступившего в печь тепла. Методические печи расходуют на охлаждение до 500 м3/ч воды. Между тем уже применяются печи, где вместо охлаждаемых глиссажных труб сделаны опоры из жаростойкого и прочного синтетического корунда, благодаря чему потери тепла и неравномерность нагрева сведены к нулю. Таким образом, третьим мероприятием по модернизации методических печей является полное устранение труб, охлаждаемых водой. Если подбор жаростойкого материала затруднен для замены охлаждаемых водой труб, то наложение на них блочной тепловой изоляции всегда

В печах, где требуется особая чистота рабочей атмосферы, газ может сжигаться внутри радиационных карборундовых или жароупорных металлических труб, не приходя в соприкосновение с нагреваемым материалом. Такой способ сжигания устраняет необходимость устройства муфелей или применения электронагрева и удешевляет процессы нагрева в чистой атмосфере примерно в 2 раза. Температура, которая может быть достигнута в камере, обогреваемой радиационными газовыми трубами, равна 900—1 000° С и может доходить до 1 150°С, если трубы выполнены из особо жаростойкого материала. Излучающие трубы, разработанные Стальпроектом, од-нокольцевые (ОИТ) и двухкольцевые (ДИТ), показаны на рис. 5-14. В трубах ОИТ сжигается природный газ под давлением 500—9400 н/м2, в ДИТ — под давлением 500—7250 н/м2. Длина факела регулируется изменением соотношения первичного и вторичного воздуха. Коэффициент инжекции изменяется путем перемещения сопла горелки вдоль ее оси, а степень рециркуляции продуктов горения — при перемещении всей горелки по оси трубы. Чем больше сжигается газа, тем меньше разность температур трубы в начале и конце ее. Так, в трубе ОИТ при сжигании газа в количестве 3 м3/ч разность составляла 150° С, а при его расходе 9,5 м3/ч разность уменьшилась до 60° С.

(или в завихренном потоке) в качестве приемника давления используется трубка Нифера (рис. 2-108). При отборе давления из потока с температурой выше 450° С трубка Нифера изготовляется из жаростойкого материала.

400° С кассеты, шарики и ротор воздухоподогревателя необходимо выполнять из жаростойкого материала.

ступающего в воздухоподогреватель газа не будет превышать 400—600° С. При подогреве воздуха выше 400°С возникает необходимость изготовления воздухоподогревателя из жаростойкого материала. В качестве примера на рис. 23 и 24 приведены схема и компоновка воздухоподогревателя с вагранкой. Такая схема осуществлена на Московском заводе им. Войкова.

печь состоит из целого ряда трубок из жаростойкого материала с внутренним