Внутреннее оребрение

5. Внутреннее окисление сплавов .................. 103

б. ВНУТРЕННЕЕ ОКИСЛЕНИЕ СПЛАВОВ

/ — внешнее окисление; 2 — внутреннее окисление, X 600

При использовании этого метода цементации следует иметь в виду, что снижение содержания углерода в слое от 1,2—1,3 % до 0,8 % происходит только за счет углерода, растворенного в аустеппте. Снижение в аустените концентрации углерода и легирующих элементов (в результате образования карбидов) приводит к уменьшению закаливаемости и прокаливаемое™ цементованного слоя и в итоге к ухудшению механических свойств обрабатываемого изделия. В процессе газовой цементации в эндотермической атмосфере в сталь может диффундировать кислород. Это приводит к окислению, например Mn, Cr, Ti и других элементов поверхностного слоя стали (20—30 мкм), обладающих большим химическим сродством к кислороду по сравнению с железом. Окисление легирующих элементов («внутреннее окисление») снижает устойчивость ауетепита, и при последующей закалке в цементованном слое образуются трооститнан сетка и окислы, что понижает его твердость и предел выносливости стали Добавки к цементуемой атмосфере (в конце процесса) аммиака 15—10 % (объемн.)] уменьшают вредное влияние внутреннего окисления.

В результате термической обработки поверхностный слой приобретает структуру мелкоигольчатого мартенсита и изолированных участков остаточного аустепита (не более 15—20 %). Большое значение имеет прокаливаемость цементованного слоя, под которым понимают способность стали образовывать структуру мартенсита с HRC 59—62 на заданном расстоянии от поверхности. Образование в цементованном слое карбидов и внутреннее окисление, уменьшая количество легирующих элементов в аустените, снижают прокаливаемость цементованного слоя Карбиды добавочно уменьшают прокаливаемость, играя роль готовых центров распада аустенита, снижая его устойчивость. Недопустимо образование карбидной сетки, резко повышающей хрупкость слоя Изолированные карбиды также могут снизить вязкость цементованной стали, особенно в углах и на торцах деталей. Увеличение интенсивности охлаждения повышает прокаливаемость слоя.

10.8.1. Внутреннее окисление................ 202

10.8.1. ВНУТРЕННЕЕ ОКИСЛЕНИЕ

оксида внутри тела металла. Окисление внутри металла называется подслойным окалинообразованием или внутренним окислением Ц]. Сходное поведение, но без образования внешней окалины, характерно для многих сплавов серебра. Внутреннее окисление, как правило, не наблюдается у сплавов на основе кадмия, свинца, олова или цинка, хотя и существуют несколько исключений, например Na — Pb, Al — Sn, Mn — Sn [47]. Любые сплавы на основе железа обычно мало подвержены внутреннему окислению. Механизм данного явления, вероятно, заключается в диффузии кислорода внутрь сплава и реакции его с легирующими компонентами, обладающими большим сродством к кислороду, чем основной металл, прежде чем эти компоненты смогут мигрировать к поверхности сплава. При концентрациях легирующего компонента выше критической на поверхности идет образование плотного защитного слоя, состоящего из оксида этого компонента, который препятствует внутреннему окислению. Рост толщины внутреннего слоя окалины подчиняется параболическому закону, так как процесс контролируется диффузией кислорода сквозь наружную пленку. Более подробно это явление рассмотрено Реппом [48].

В ходе окисления сплава образующаяся на нем оксидная пленка может иметь различные изменения не только в составе и •структуре. Если в ходе окисления сплава возникают легкоплавкие эвтектики оксидов или часть компонентов окисла улетучивается и кислород растворяется в сплаве, то наименее благородный компонент материала образует оксид в самом сплаве и имеет место внутреннее окисление.

Как отмечалось, при растворении кислорода в сплаве в ходе окисления менее благородные компоненты иногда образуют оксид внутри самого сплава. При этом под границей раздела между сплавом и окалиной могут возникнуть оксидные прослойки, субокалина. Такое внутреннее окисление сплава имеет место, когда скорость диффузии кислорода в сплаве протекает существенно быстрее, чем в легирующем компоненте. При выполнении такого условия в сплаве возникает градиент концентрации кислорода, который реагирует с менее благородным компонентом, образуя внутренний оксид.

При повышении температуры серебро растворяет кислород и наблюдается так называемое «внутреннее» окисление его неблагородных компонентов. Серебро становится летучим в атмосфере кислорода при температурах выше 600°С,

Таким образом, внутреннее оребрение во всех отношениях выгоднее наружного. При любых параметрах оребрения внутренние ребра увеличивают момент сопротивления изгибу. Прочность ребер на разрыв не лимитирует прочности конструкции. В тех же габаритных размерах, определяемых в случае наружного оребрения контурами вершин ребер, можно увеличить размеры коробки с выигрышем в жесткости и прочности конструкции. Наконец, внутреннее оребрение улучшает внешний вид и облегчает уход за машиной.

в корпусных деталях применять внутреннее оребрение (за исключением особых случаев, например, когда наружные ребра необходимы для охлаждения детали);

Для деталей цилиндрической и близкой к ней формы, работающих на кручение, целесообразно, как и в случае изгиба, применять внутреннее оребрение.

Главными средствами повышения жесткости корпусных деталей без существенного увеличения их массы (а иногда и с ее уменьшением) являются: скругление переходов, придание стенкам сводчатых форм, рациональное (внутреннее) оребрение и введение между стенками связей (предпочтительно диагональных). Жесткость корпусов можно значительно увеличить конструктивным объединением элементов корпуса в одно целое (м о н о б л о 'ч и ы е к о н с т р у к ц'и и).

Таким образом, внутреннее оребрение во всех отношениях выгоднее наружного. При любых параметрах оребрения внутренние ребра увеличивают момент сопротивления изгибу. Прочность ребер на разрыв не лимитирует прочности конструкции. В тех же габаритных размерах, определяемых в случае наружного оребрения контурами вершин ребер, можно увеличить размеры коробки с выигрышем в жесткости и прочности конструкции. Наконец, внутреннее оребрение улучшает внешний вид и облегчает уход за машиной.

• в корпусных деталях применять внутреннее оребрение (за исключением особых случаев, например, когда наружные ребра необходимы для охлаждения детали);

Для деталей цилиндрической и близкой к ней формы, работающих на кручение, целесообразно, как и в случае изгиба, применять внутреннее оребрение.

Главными средствами повышения жесткости корпусных деталей без существенного увеличения их массы (а иногда и с ее уменьшением) являются: скругление переходов, придание стенкам сводчатых форм, рациональное (внутреннее) оребрение и введение между стенками связей (предпочтительно диагональных). Жесткость корпусов можно значительно увеличить конструктивным объединением элементов корпуса в одно целое (м о н о б л о 'ч н ы е к о н с т р у к ц'и и).

коллекторами трубы по высоте разбиваются на две зоны: эконо-майзерную и испарительную и зону перегрева. В зоне перегрева сечение труб уменьшено вдвое, освободившееся место использовано для установки промежуточного пароперегревателя. Разбивка труб поперек коллекторов показана на рис. 80, число рядов вдоль коллектора 16. Каждая секция состоит из десяти сборок. Число труб в испарительной части секции 960 шт. (14 400 шт. на весь парогенератор), в пароперегревательной части общее число труб остается тем же и распределяется пополам между пароперегревателем и промпаро-перегревателем. Внутреннее оребрение сохранено и на испарительном участке, как стабилизирующее процесс кипения и способствующее отделению пузырьков пара от поверхности нагрева.

Внутреннее оребрение выхлопной части должно сообщить цилиндру необходимую жесткость и способствовать выхлопу газов с минимальными потерями. Температура газов, покидающих стационарные газовые турбины, не превышает 400—450°. Таким образом, материалом для сварки выхлопных частей служит лист из стали 12МХ толщиной от 10 до 20 мм.

В работе [93] даны некоторые характеристики сребренных поверхностей нагрева из медных и латунных трубок для теплообменников различного назначения. На рис. 76 приведена одна из конструкций регенератора с сребренными трубками. Несущая трубка диаметром 10 мм снабжена навитой спиральной гофрированной лентой толщиной 5 мм, а затем вставлена в трубку 25 мм с толщиной стенки 1 мм. Внешняя сторона трубки большого диаметра также сребрена гофрированной лентой (размер с оребре-нием 44 мм). Внутренняя трубка закрывается пробками. Внутреннее оребрение увеличивает поверхность теплообмена по сравнению с гладкотрубной в 6,6 раза, а внешнее — в 16,4 раза. В этой конструкции отсутствуют трубные доски. Поверхность теплообмена состоит из 71 трубного пучка. При этом каждый пучок объединяет 19 трубок. Пространство между трубками заполнено трехгранными алюминиевыми вставками. Воздух высокого давления протекает в кольцевом зазоре между внешней и внутренней трубками, воздух низкого давления в противотоке с внешней стороны. Общая длина регенератора ГТУЗЦ в Равенсбурге составляет 6278 мм, из которой 2600 мм занимают трубные пучки, внешний диаметр регенератора 2000 мм.