Поверхности титановых

очень мало отличается от черного 'излучения при температуре тела. Указанный интервал относительных результирующих потоков характерен для внутренней поверхности кладки многих печей, а также для поверхности тепловосприятия технологического материала в конце его нагрева. Зто относится, например, к поверхности кладки и поверхности ванны мартеновских печей в конце плавки, к поверхности кладки и поверхности слитков и заготовок в конце их нагрева в нагревательных колодцах и других печах и т. д.

тия понимается такая температура черного тела, расположенного в непосредственной близости от этой поверхности тепловосприятия, при которой обеспечивается та же теплопередача излучением, что и в реальной системе тел (или посылается на поверхность тепловосприятия такой же поток падающего излучения, что и в реальной системе). Для выяснения существа понятия этой температуры обратимся к рис. 9-7, где два серых тела, образующих замкнутую систему, имеют поверхности соответственно F\ и F2, температуры TI и Т2 и поглощательные

Лучистая температура печи по отношению к какому-либо элементу поверхности тепловосприятия (или ко всей поверхности) может быть определена на основе прямых или косвенных измерений.

Рис. 9-8. Прямое измерение лучистой температуры печи по отношению к элементу iAFj поверхности тепловосприятия Р\.

Время нагрева т обратно пропорционально также удельной поверхности тепловосприятия нагреваемых изделий РЫ[0М (т. е. луче-воспринимающей поверхности, приходящейся на единицу массы тела). Получение наиболее высоких показателей печи по производительности неизбежно требует повышения параметра РМ10М> что наиболее полно достигается в практических условиях организацией всестороннего нагрева изделий. Исключительно сильно зависит время нагрева t от температуры стенки печи Гст. Так, увеличение температуры Гст, даже при сохранении постоянства отношений Т'м/ГСт и Т" м/Гст (т. е. при наличии одновременного роста и конечной температуры нагрева изделий Г"„), ведет к относительному снижению длительности нагрева, которое равно относительному изменению Тот в третьей степени. Повышение Г0т при сохранении уровня Т"м ведет к еще большей скорости снижения т. Скоростной нагрев изделий, наряду с отмеченным выше, неизбежно требует реализации как высоких Гст, так и высоких перепадов температур ДГ"=ГСт — Г"м.

этом величина теплопередачи излучением может быть как ниже, так и выше величины теплопередачи, подсчитанной по средней температуре газового потока. Для достижения наиболее высокого уровня теплопередачи излучением необходимо обеспечить, чтобы максимум температур газового потока располагался вблизи поверхности тепловосприятия. Это положение подтверждается многочисленными экспериментальными работами. Учитывая наличие непосредственной связи между характером температурного поля и характером поля скоростей в газовом потоке, можно констатировать наличие взаимосвязи между теплопередачей излучением и скоростным полем газов в печи и топке. Таким образом, аэродинамические особенности потока излучающих газов являются определяющими факторами не только конвективного, но и лучистого теплообмена. Как и в случае конвективного теплообмена, уровень теплопередачи излучением к поверхности тепловосприятия тем выше, при прочих равных условиях, чем ближе максимум скоростного поля к этой поверхности. Поэтому аэродинамику газового по-362

из наиболее простых и излучистого теплообмена, относящихся к рассматриваемому случаю. Пусть поток раскаленных газов, занимающих все поперечное сечение некоторой рабочей камеры, движется вдоль изотермической поверхности тепловосприятия if к (рис. 21-7). Температура газового потока в результате теплообмена изменяется от Г'г до Г"г при температуре поверхности тепловосприятия Тм. Будем считать, что распределение температур в поперечном сечении газового потока равномерное; приведенный коэффициент излучения

2) по длине поверхности тепловосприятия можно выделить зону тепловыделения (горения) и зону охлаждения продуктов полного сгорания топлива (рис. 21-11).

них, как правило, оно отсутствует. Учитывая относительную равномерность температурного поля в сечениях отводящей стороны камеры и отсутствие здесь тепловыделения, можем для этих сечений вычислить величину локальной теплопередачи излучением в конце поверхности тепловосприятия FM, используя для этого уравнения, полученные для изотермических сред. Так, например, для

свидетельствуют о недоиспользовании реально имеющихся возможностей интенсификации теплопередачи на начальных (по ходу газов) участках поверхности FM за счет повышения здесь температуры сверх Т0.т, за счет большей полноты смывания факелом (пламенем) поверхности тепловосприятия и т. д. Значениям Л?<1,0 соответствует теоретически ненормальное положение, при котором в зоне камеры с температурой Г0.г достигается более высокая теплопередача излучением, чем в зоне, примыкающей к топочному фронту и обладающей потенциальными возможностями достижения наиболее высоких в данной камере температур газового потока, существенно превышающих Т0.г.

поток в конце поверхности тепловосприятия, а дпяя— падающий тепловой поток, усредненный по всей поверхности /V Этот коэффициент проще определяется экспериментально и отличается более стабильными значениями при изменении Тк [Л. 72].

слой, наклеп'анный на значительную глубину. Он является особенно важным при упрочнении деталей типа тел вращения, в том числе боль ших поперечных размеров (валы, штоки и пр.). Основное влияние на величину остаточных напряжений и распределение их на глубину оказывают усилие и режим обкатки, геометрические параметры обрабатываемого изделия (или образца) и инструмента (ролик, шарик). Определенное значение имеют и механические свойства обрабатываемого металла. Остаточные сжимающие напряжения у поверхности титановых сплавов после обкатки могут достигать 500—600 МПа и даже превышать предел текучести, что свидетельствует о широких возможностях создания благоприятных схем напряженного состояния. Вместе с тем обкатка роликами (или шариками) заметно разрыхляет на определенной глубине поверхностный слой и создает там растягивающие напряжения, особенно при больших давлениях обкатки. Установлено, что положительное влияние обкатки на циклическую прочность гладких образцов титановых сплавов при многоцикловой усталости сравнительно невелико [188]. Повышение усталостных свойств гладких образцов составляет до 15 — 20 %, и то только при малых давлениях, при увеличении давлений обкатки предел выносливости при многоцикловой усталости начинает заметно снижаться. В этом принципиальное отличие действия обкатки на титановые сплавы от действия ее на стали. Причина этого —резкое возрастание шероховатости поверхности и отрицательное влияние растягивающих напряжений в "подкорковом" слое.

рутила {Л. 44]. Предполагаю*, 4fo основной состав окалины — двуокись титана. При температурах нагрева выше а—^-превращения в результате окисления на поверхности титановых сплавов появляются альфированные слои, отличающиеся высоким содержанием кислорода и очень большой твердостью. В сплавах, имеющих сс + 3-структуру, на шлифах этот слой наблюдается в микро-

Установление причины разрушения сварных швов было связано с выяснением механизма образования гидридов титана на поверхности титановых деталей. Поэтому целью исследования должны были быть установление влияния гидрида титана на свойства материала, причины появления гидридов титана и размеры их образования в системе

ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ. Обычные лакокрасочные покрытия обладают плохой адгезией к поверхности титановых сплавов, поэтому перед декоративной окраской поверхность предварительно подвергается гидропескоструйной очистке или травлению в азотной, соляной к-тах или в растворе хромового ангидрида. На подготовленную поверхность наносится поливинилбути-ральный протравной грунт ВЛ-02 или акриловый АГ-10с; окраска производится перхлорвиниловой эмалью марки ПХВ или ХВ, фенольно-масляной эмалью марки ФЛ-76 или эпоксидной марки Э-5. См. Коррозия титановых сплавов.

СПЛАВОВ—насыщение кислородом поверхности титановых сплавов при повышенных темп-pax (термическое О. т. с.). В результате окисления на поверхности образуется окисная пленка и слой твердого раствора кислорода в титане (т. н. альфирован-ный слой).

Из всех известных в настоящее время материалов титан и его сплавы относятся к числу наиболее стойких к морским средам при обычных температурах. Тонкая окисная пленка, образующаяся на поверхности титановых сплавов, обеспечивает полную защиту металла от коррозии. Разрушение этой пассивной пленки происходит только в специальных условиях. Несмотря на очень высокую общую стойкость титана, все же существует несколько коррозионных проблем, связанных с его использованием в морских условиях [68]: питтинговая коррозия, наблюдающаяся в щелевых условиях при недостатке кислорода и температуре морской воды выше 120 °С; коррозионное растрескивание высокопрочных титановых сплавов при наличии поверхностных • дефектов на металле, к которому приложено растягивающее напряжение; коррозионное растрескивание в солях при нагреве выше 260 °С. Эффективными мерами борьбы с этими видами преждевременного разрушения титановых сплавов являются легирование и термообработка.

Очистка изделий из титана. (Опыт предприятий США.) Для удаления загрязненных слоев (в основном это кислородные соединения титана, образующиеся при обработке его свыше 700° С) большой толщины применяется механическая очистка. Способы механической очистки — щеточная, дробепеско-струйная или абразивная — применяются в зависимости от требований, предъявляемых к качеству поверхности. Щетки используются для грубой предварительной очистки, так как возможность попадания частичек металла на титановые изделия требует дальнейшей дообработки. Недостатком пескоочистки является внедрение частичек кремния, что также недопустимо в связи с высокими требованиями, предъявляемыми к поверхности титановых деталей. Последние после грубых видов очистки подвергаются травлению в растворах азотной или фтористой кислот. Что касается абразивной очистки, то вследствие очень низкой теплопроводности титана скорость вращения абразивных кругов должна быть примерно в 2 раза ниже, чем при обработке стальных деталей, чтобы предотвратить местные пережоги. Для уменьшения износа абразивов необходимо применять охлаждающие жидкости (лучше всего шлифовальное масло). Наиболее распространенными являются круги из окиси алюминия или карбида кремния.

напряжений. Таким образом, упрочнение поверхности титановых

поверхности титановых сплавов на их усталостную прочность

Альфирование повышает износостойкость поверхности титановых сплавов в 8—10 раз, но снижает пластичность и особенно усталостную прочность на 15—40%. Удаление с альфированной поверхности полированием окисного слоя 1—2 мкм (после альфирования при 700°С), 5—40 мкм (при 800°С) и 10—12 мкм (850°С) существенно уменьшает снижение усталостной прочности деталей.

Создание цветной анодной пленки на поверхности титановых сплавов, стойкой к воздействию света, влаги, температуры, морского климата, решает вопрос цветного окрашивания титановых сплавов практически во