Повышения долговечности

В работе изложены результаты исследования методом локального спектрального анализа перераспределения компонентов стали ЭИ696М, подвергнутой вакуумному алитированию с целью повышения длительной жаростойкости. В основе примененной нами методики определения взаимодиффузии компонентов стали лежит метод локального спектрального анализа с помощью линейного источника света, предложенный И. Г. Исаевым [1 ] и использованный для исследования диффузии в работах [2—5•].

После нормализации при 950—980 °С отпуска при 720—750 °С хромированных труб обезуглероженный слой расширяется, а структура основного металла становится мелкозернистой фер-рито-перлитно-бейнитной. Механические свойства этих труб соответствуют требованиям ТУ 14-3-460-75 на поставку котельных труб. Следует отметить, что за счет измельчения зерна хромированных труб их длительная прочность несколько ниже, чем в исходном состоянии, это особенно наглядно проявляется на трубах, изготовленных на электростали. Поэтому для повышения длительной прочности хромированных труб из электростали целесообразно повышать температуру нормализации до 1000—1030 °С, а при нормализации с 970 °С увеличивать скорость охлаждения (до 60 о/мин).

При неправильном режиме ТМО, когда развитие процесса рекристаллизации не удается остановить, на границах зерен вместо зубцов наблюдается возникновение зародышей новых зерен. При этом устраняется эффект повышения длительной прочности. Время до разрушения после ТМО при правильном режиме может возрастать в несколько раз. Например, упрочнение хромоникельмарганцовистой аустенитной стали при

С усложнением состава сталей и использованием термического упрочнения для повышения длительной прочности элементов энергетического оборудования возросли требования к точности поддержания эксплуатационных режимов. Нарушение топочного режима, приводящее даже к кратковременному перегреву ширмовых или конвективных пароперегревателей из стали 12Х2МФСР или феррито-мартенситной хромистой стали

Основными способами повышения длительной прочности и сопротивляемости ползучести сталей являются рациональное легирование и применение оптимальных режимов термической обработки.

Будут разрабатывать монокристаллические суперсплавы с более высокими характеристиками прочности и жаропрочности, чем у сплавов, применяемых в настоящее время. Сплавы для отливок со столбчатой микроструктурой также будут улучшены (путем изменения и оптимизации хвмического состава и микроструктуры), однако по жаропрочности они всегда будут уступать монокристаллическим суперсплавам. Последнее, по-видимому, допускают дальнейший рост содержания тугоплавких легирующих элементов для повышения длительной прочности. Чтобы улучшить стойкость против окисления и горячей коррозии, будут использовать добавки химически активных элементов. Усовершенствуют процесс направленной кристаллизации сплавов с целью его удешевления и повышения качества продукции. Усовершенствование методов термической обработки и горячего изостати-ческого прессования также приведет к увеличению работоспособности сплавов направленной кристаллизации.

ста в сплав могут добавлять Re. Ншколегированные сплавы молибдена это — ВМ1, ЦМ2А, ВМ2, системы Мо—Vv—Zr, содержащие 0,08—0,4% Zr, 0,2— 0,4% Ti и < 0,01% С. Большей жаропрочностью обладают гетерофазные, термически упрочняемые сложнолегированные сплавы: ВМЗ, ЦМВЗО, ЦМВ50, ЦМ10. В сплавы этого типа внедрены углерод и карбидообразующие добавки Ti, Zr, Та, Hf и др. Для повышения длительной прочности в большом количестве (30% и 50%) вводится вольфрам — сплавы ЦМВЗО и ЦМВ50. Сплав ЦМ10 относится к свариваемым сплавам из-за уменьшения в нем содержания углерода и элементов внедрения.

Для трубок пароперегревателей с рабочей температурой стенки не выше 585° С может быть применена перлитная сталь 12Х2МФБ (ЭИ531). Сталь 12Х2МФСР (с бором) также идет на изготовление змеевиков пароперегревателей, причем ее можно применять при температуре стенки трубы до 610° С. Хром и кремний добавляют в сталь 12Х2МФСР для повышения окалиностой-кости, а молибден, ванадий и бор — для повышения длительной прочности.

Причина повышения длительной прочности пористых образцов сплава Си — Zn, испытанных на воздухе, не совсем ясна. Как показал микроструктурный анализ, границы зерен и прилегающие к ним зоны материала после предварительной сублимации и последующего испытания на длительную прочность в воздушной атмосфере сильно окислены. Микротвердость пористой окисленной зоны выше, чем микротвердость тела зерна, не содержащего пор. Различие наблюдалось даже в характере разрушения—-в окисленном пористом материале образовались мелкие трещины вместо сильно развитых трещин в материале беспористом. Следует также иметь в виду, что длительное пребывание образцов при повышенных температурах в условиях вакуума 1,33 мн/м2 (~10~5 тор) должно приводить к уменьше-.нию содержания газов и вредных примесей в металле, что может оказать благоприятное влияние на длительную прочность.

образцах и почти в 20 раз на поперечных образцах (табл. 117). Естественно, что при использовании менее загрязненных расходуемых электродов эффект повышения длительной прочности не столь велик. Однако длительная пластичность, как правило, существенно повышается даже при неизменной длительной прочности. Об этом красноречиво говорят результаты испытаний жаропрочного никелевого сплава ЭИ867 (табл. 118). В результате ЭШП время до разрушения образцов увеличилось (при 900° С и 22 кГ/мм* от 66—82 до 81—92 ч, т. е. примерно на 25—30%); длительная пластичность возросла на 250—300%, т. е. в 3—4 раза.

Установлено весьма интересное явление существенного повышения длительной прочности сплава ВТЗ-1 после предварительной выдержки образцов при меньших нагрузках. Так, при напряжении 80 кгс/мм2 и температуре 400° С образцы разрушаются уже при нагружении, а после предварительной 1500-4 выдержки при 400° С под

Методы повышения долговечности деталей машин. М., «Машиностроение»,

Применение биметаллов в химическом машиностроении, сельскохозяйственном машиностроении и других отраслях техники — эффективный способ не только экономии дорогих материалов, но и повышения долговечности отдельных деталей. В результате производства и применения биметаллов возникло ряд специфических металловедческих вопросов, которые коротко можно охарактеризовать как совместимость разных материалов.

4.20. Меры повышения долговечности предельных калибров. Какая имеется зависимость износа от числа измерений?

зацепление при номинальш х нагрузках работает [18J в режиме граничного трения. Поэтому тс пько при правильном выборе материалов и чистоты трущихся пов :рхностей могут обеспечиваться оптимальные размеры, стоимость i надежная работоспособность червячной передачи. Материал кол :са должен быть прочным и обладать хорошими антифрикционн ши и противозадирными свойствами, мало изнашиваться. В наибо. ыией степени этим требованиям отвечают оловянистые бронзы ( группа). Однако их рационально применять при больших сю ростях скольжения (us> >6 м/с), необходимости уменьшения раз [еров и повышения долговечности червячной передачи. Безоловя истые бронзы и латуни (II группа) значительно дешевле, но им« от низкие антифрикционные свойства и поэтому применяются при скоростях скольжения до 8 м/с. Для тихоходных малонагруженнь х передач при скоростях скольжения до 2 м/с применяются мягкие < ерые чугуны (III группа). Качество работы червячной передач! в значительной степени зависит от гладкости и твердости рабоч ix поверхностей червяка, причем наилучшие результаты достигают :я при закаленных (HRC 45...50) или цементуемых и закаленных ' ервяках, шлифованных и тщательно полированных после термичес сой обработки [39]. Материал червяка выбирается в зависимости )т вида назначаемой термической обработки, его размеров, технс логических возможностей изготовителя. В табл. 1.10 приведены ре* эмендации по выбору материалов червяков и червячных колес.

Конструкция ремня показана на рис. 8.9. Для повышения долговечности оаботы передачи необходим сравнительно точный мон-

В первой книге изложены общие принципы конструирования на основе унификации, создания производных машин, обеспечения в их конструкции резервов развития, повышения долговечности и надежности. Особое внимание уделено технологичности, рентабельности машин и влиянию их параметров на суммарный экономический эффект за период эксплуатации. Приведены целесообразные приемы повышения жесткости конструкций, изложена методика рационального конструирования. Все вопросы разра-.ботки конструкций рассмотрены с учетам свойств материалов, технологии изготовления, сборки, снижения металлоемкости и удобства эксплуатации.

Теория долговечности, строящая выводы на статистических данных, в сущности прнло-жима к изделиям массового производства и в гораздо меньшей степени — к изделиям мелкосерийного и тем более единичного выпуска. В описанной выше трактовке теория долговечности исходит с феноменологических позиций, оперируя цифрами достигнутой долговечности. Гораздо большее значение имеет разработка методов повышения долговечности. Здесь на первый план выдвигается задача изучения физических закономерностей разрушения, износа и повреждения деталей (в зависимости от вида нагружения, свойств материала, состояния поверхностей и т. д.). Задачи эти настолько дифференцированы и специфичны, что вложить их в рамки общей теории долговечности едва ли возможно. Они решаются методами теории прочности, теории износа, а главным образом целенаправленной конструкторской и технологической работой над повышением долговечности.

Средства повышения долговечности. Основные факторы, лимитирующие долговечность и надежность машин, следующие: поломки деталей; износ трущихся поверхностей; повреждения поверхностей в результате действия контактных напряжений, наклепа и коррозии; пластические деформации деталей, вызываемые местным или общим переходом напряжений за предел текучести или (при повышенных температурах) ползучестью.

Меры повышения долговечности удорожают конструкцию. Необходимо применение качественных материалов, введение новых технологических процессов, иногда организация новых участков цехов, требующая дополнительных капиталовложений. Это удорожание нередко отпугивает руководителей предприятий, рассматривающих вопрос о стоимости машины . с заводской точки зрения и не учитывающих народнохозяйственный эффект повышения долговечности и надежности машин. Эти расходы вполне оправданы. Стоимость изготовления деталей, определяющих долговечность машины, назначительна по сравнению со стоимостью изготовления машины, а последняя, как правило, невелика по сравнению с общей суммой эксплуатационных расходов.

.Пределы повышения долговечности. Технически достижимая долговечность в значительной мере зависит от степени напряженности машин.

Наряду с .использованием исходных резервов следует непрерывно совершенствовать машину, пользуясь появляющимися с течением времени технологическими и конструктивными приемами и добиваясь снижения массы, энергоемкости, повышения долговечности, -надежности, степени автоматизации, увеличения удобства обслуживания.