Конструкционные материалы: Справочник

Листать книгу

Страницы: ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

скачать книгу Конструкционные материалы: Справочник

няться до 600—650 °С. Используются н термически упрочненном состоянии после закалкн (или нормализации) и старения (высокого отпуска).
...
Основным свойством высокохромистых сталей является высокое сопротивление газовой коррозии, что выгодно отличает их от ннкельсодержа-щих сталей в условиях применения нысокосернистых ьйазутов. Благодаря высокому содержанию легирующих элементов стали глубоко прокаливаются даже при нормализации (до 120—200 мм) и поэтому более пригодны для деталей крупных сечений, чем перлитные стали.
...
Наименее легированные хромистые стали 12X13 и 20X13 применяются для лопаток паровых турбин, работающих длительное время при температурах 450—500 °С. Одной из причин использования этих сталей для лопаток является их высокая демпфирующая способность. Сталь 15X1 ШФ отличается пониженным содержанием хрома, но дополнительно легирована молибденом и ванадием, которые всегда используют при комплексном легировании. Максимальная температура для длительной службы этой стали 550—580 °С. Для легирования 12 %-ных хромистых сталей также используется в небольшом количестве никель (0,5—3 %). Комплексно-легированные хромистые стали содержат молибден, вольфрам, ванадий, ниобий и бор, например сталь 18Х12ВМФР. Жаропрочные свойства высоколегированных теплостойких сталей приведены в табл. 12.
...
Химический состан этих сталей регламентирован ГОСТ 5632—72 и является обязательным для других стандартов, установленных для конкретных нидов продукции; прутков, листов, труб, проволоки, штанг и ленты. Каждым из этих стандартов определена номенклатура марок стали (нэ
...
числа указанных н ГОСТ 5632—7«\ и установлены требования по сорта, менту, качеству поверхности, макрп! структуре, механическим свойствам й
...
К теплостойким материалам можно отнести высоколегированные чугуны с шаровидным графитом [4]. Механические свойства некоторых высоколегированных чугунов при повышенных температурах приведены в табл. 17.
...
Жаропрочные цветные сплавы на основе титана, алюмнння и магния можно применять как теплостойкие. Указанные материалы, несмотря на более высокую стоимость, используют н тех случаях, когда нельзя применять стали вследствие большой массы. Однако они менее жаропрочны и используются при следующих температурах: сплавы магния — до 300—350 °С, сплавы алюминия — до 350—400 °С (за исключением САП, их можно применять до 500 °С), сплавы титана — до 500—600 СС.
...
Свойства некоторых жаропрочны* сплавов магния приведены в табл. 18. Недостатками магниевых сплавов является их низкая технологичность при плавке, литье, обработке давлением и термообработке и недостаточная коррозионная стойкость и жаропрочность по сравнению с алюминиевыми сплавами.
...
Алюминиевые сплавы более прочные и имеют хорошие технологические свойства. Высокие тепло- и электропроводность позволяют использовать ня в качестве проводниковых матери*"
...
14. Механические свойства (не менее) толстолистовой теплостойкой стали, термообработанной в соответствии с рекомендациями ГОСТ 7350—77
...
^ Механические свойства (не менее) высоколегированных чугунов
...
Способность материалов сопротивляться газовой коррозии в процессе обработки и эксплуатации при высоких температурах называют жаро-стойкостью.
...
Наиболее распространенным является процесс взаимодействия металлов с кислородом, хотя известны и другие виды газовой коррозии (сернистая, водородная и др.). Химическая коррозия, имеющая место в этом случае, развивается в кислородсодержащих газах: иа воздухе, в углекислом газе, водяном паре, чистом кислороде в др. Движущей силой газовой коррозии является термодинамическая неустойчивость металлов в газовых средах при данных внешних условиях: давлении, температуре, составе среды и др. При этом на поверхности металла чаще всего образуется оксидная пленка. От структуры, состава и свойств этих пленок зависит скорость процесса газовой коррозии. Защитные свойства оксидных пленок в значительной степени определяются их сплошностью, погорая зависит от отношения моля оксида к массе атома металла. Хорошо защищают металл от дальнейшего окисления только плотные оксиды, если отношение объемов находится в пределах 1,0—2,5 [28].
...
При разработке жаростойких сплавов основным необходимым требованием ко всем легирующим элементам является большее химическое сродство и,! к кислороду, чем основы. Согласно сУЩествующим теориям можно выделить три принципа жаростойкого легирования.
...
I- Ионы легирующего элемента вхо-йят в кристаллическую решетку оксида основного металла, уменьшая его ^Фектность и соответственно скорость Диффузии,
...
шими защитными свойствами, чем оксид основного металла. Этим объясняется хорошая жаростойкость высоколегированных сталей и сплавов,
...
3. Легирующий элемент с основным металлом образует двойной оксид с кристаллической решеткой типа шпинеля, обладающий повышенными защитными свойствами. На жаростойких, сплавах обнаружены двойные оксиды-шпинели: FeO'Cr2Oj, FeO-Al2Os. NiO-Fe2Os, NiO-Cr203, NiO-Al208 и др. С этим связана высокая жаростойкость высоколегированных сталей и сплавов.
...
Жаростойкость промышленных медных сплавов (латуней и бронз) выше жаростойкости меди, так как они легированы элементами четвертой группы. Высокой жаростойкостью отличаются сплавы меди с Be, Al, Мп; немного уступают им сплавы с Zn, Sn, Si.
...
Жаростойкость промышленных алюминиевых сплавов такая же хорошая, как и нелегированного алюминия. Исключение составляют сплавы с магнием типа АМг, так как при нагреве образуется собственный рыхлый оксид MgO.
...
Тугоплавкие металлы (Мо, W, Та, Nb) имеют низкую жаростойкость. Они не могут работать в окислительных средах при температуре выше 500 °С. Объемное легирование повышает жаростойкость (разработаны сплавы ниобия с повышенной жаростойкостью [7]). Основные усилия специалистов направлены на разработку защитных покрытий [6].
...
Основные жаростойкие сплавы созданы на основе железа и никеля. Химический состав высоколегированных сталей и сплавов на железной, железоиикелевой и никелевой основах, предназначенных для работы в кор-розионно-активных средах и при высоких температурах, приведен в ГОСТ 5632—72. Согласно этому стандарту жаростойкие (окалиностойкие) сплавы относятся к группе II и характеризуются как стали и сплавы, обладающие стойкостью против химического разрушения поверхности в газовыж средах при температуре выше 550 °С, работающие в иенагруженном или слабонагружениом состоянии. Жаропрочные стали и сплавы, отнесенные к группе III, также должны обладать достаточной жаростойкостью.
...
При выборе" марки стали или сплава необходимо знать рабочую температуру, механические напряжения, допустимую по конструктивным соображе-
...
ниям деформацию, срок службы режим работы детали, состав окруа^8 щей среды. *1 Номенклатура и реКп" мендации по применению жаростойких сталей и сплавов приведены в табл. 2о а характеристики жаростойкости' не! которых из них — в табл. 21.
...
Жаростойкость сталей и сплавов на основе железа и никеля повышается легированием в основном хромом, алюминием и кремнием, которые могут образовывать плотные оксиды Сг20 А1203, SiOa. Наибольшее распростри
...
Из жаростойких сталей наиболее широкое применение нашли хромистые (15X5, 15Х6СЮ). Стали с содержанием хрома 5—6 % обладают достаточно высокой жаростойкостью до 600—650 °С, с 14—15% — до 800 °С. При более высоких температурах требуется применять стали с более высоким содержанием хрома (12X17, 15X28). Недостатком высокохромистых сталей является склонность к росту ферритного зерна. Для предотвращения охрупчивания при длительных нагревах сталь дополнительно легируют титаном, сильным карбидообра-зующим элементом (08X17Т, 15Х25Т, 08X18Т1). Стали без титана применяются для деталей при высоких температурах и отсутствии больших нагрузок, например для нагревателей.
...
Легирование никелем улучшает технологические и прочностные свойства хромоникелевых аустенитных сталей, но значительно удорожает их. Стали и сплавы с никелем необходимо применять только в тех случаях, в которых требуется повышенная жаропрочность и пластичность. Разработаны жаростойкие Сг—Мп—стали, легированные алюминием [2], которые могут использоваться как жаростойкие до 900—950 °С, имеют высокие механические свойства и хорошую технологичность. В сплавах системы Fe—Ni—Cr, предназначенных для работы до 1050°С, марганец может лишь частично заменить никель (до 10%). Следует выделить сплав ХН45Ю, который обладает лучшими свойствами, чем сплавы на основе никеля. Это единственный сплав, который работает при температуре 1350 °С(доЮ0 ч). Стали ХН35ЮС, 10Х18Н18Ю, 10Х10Н20ЮС содержат еще меньшее количество никеля, но могут эксплуатироваться соответственно', сталь ХН35ЮС — до 1200°С, две остальные стали — до 1100 °С. Сплавы системы Fe—Ni—Со—Сг также являются высокожаростойкими, но легирование кобальтом (до 40 %) связано в основном с необходимостью повышения жаропрочности [51].
...
Никель обладает более высокой жаростойкостью в окислительных средах, чем железо, так как его единственный оксид NiO менее дефектный, чем оксид FeO. Высокая жаростойкость нихромов (сплав никеля с хромом) объясняется прежде всего образованием шпинели NiO-Cr203. Жаростойкие сплавы на никелевой основе имеют в основном структуру твердых растворов, мало упрочняются термической-обработкой и обладают невысокой прочностью и жаропрочностью, но хорошей технологичностью. Нихромы имеют высокое удельное электрическое сопротивление и поэтому используются как материал для нагревателей электропечей, а также для изготовления камер сгорания, газопроводов и деталей газотурбинных установок.
...
Жаростойкие сплавы на основе никеля в окислительных средах (парах воды, кислороде, синтетическом ам-" миаке) более стойки, чем на основа железа. Однако в серосодержащих средах никель нестоек к газовой коррозии. Присутствие серы в окислительных средах снижает температуру применения никелевых сплавов до550°С, а в восстановительных — до 260 °с'
...
Виды полуфабрикатов из жаростойких сталей и сплавов, применяемы* в электропечестрсении, и стандарты на поставляемую продукцию приведены в табл. 22. В табл. 23 представлены стандарты на полуфабрикаты, из которых можно изготовлять нагреватели печей сопротивления. В табл. 22 и 23 приведены стандарты на сортамент жаростойких сталей, в которых определена номенклатура марок сталей (из числа указанных в ГОСТ 5632—72 и ГОСТ 10994—74) и установлены требования по сортаменту, качеству поверхности, макроструктуре, режимам-термической обработки и механическим свойствам в состоянии поставки. В литом состоянии жаростойкие стали выпускаются по ГОСТ 2176—77.
...
Жаростойкие сплавы на основе железа и никеля не претерпевают фазовых превращений, и поэтому их термическая обработка состоит в высокотемпературной нагреве для выраши-вания зерна или для снятия напряжений.
...
Механические свойства термически обработанных полуфабрикатов из жаростойких сталей приведены в табл. 24—27. В табл. 28 даны механические и жаропрочные свойства широко применяемых в электропечестров" иии жаростойких сталей и сплавов пр* различных температурах.
...
24. Механические свойства (ие менее) сортовой жаростойкой стали, термообработаниой в соответствии с рекомендациями ГОСТ 5949—75
...
24. Механические свойства (ие менее) сортовой жаростойкой стали, термообработаниой в соответствии с рекомендациями ГОСТ 5949—75
...
Максимальные рабочие температуры нагревательных элементов, работающих на воздухе
...
льяых выдержках старения сущест-нно снижаются характеристики пла-в!ичности сталей. С целью получения аи'более выгодных свойств для этих "талей используют старение при тем-ператУРах на ЮО—150°С выше рабочей
...
g целях предотвращения коробле-нИЯ и растрескивания изделий при термической обработке не следует до- . пускать вылеживания сталей между операциями двойного старения.
...
Из аустенитных сталей с карбидным упрочнением наиболее простой является сталь 40Х14Н14В2М. Основное ее назначение — выхлопные клапаны авиационных и автомобильных двигателей, крепежные детали. Сталь 31Х19Н9МВБГ при более низком содержании никеля дополнительно легирована вольфрамом, титаном, ниобием и, кроме того, содержит марганец. С целью повышения пластичности сталь переплавляют методом ЭШП. Еще более низкое содержание никеля имеют стали 40Х15М7Г7Ф2М и 37Х12Н8Г8МФБ. Эти стали могут быть использованы при температурах до 800 °С.
...
Длительная прочность и сопротивление усталости сталей в значительной степени зависят от однородности размеров зерен. В этой связи не рекомендуется перегревать стали выше 1160 °С
...
Широко применяются стали с невысоким содержанием никеля (7—8 %), К числу последних относится сталь 40Х15Н7ГФ2МС. Одн ако из-за ограниченной жаростойкости при температурах выше 750 °С ее целесообразно Оптировать. Сталь 37Х12Н8Г8МФБ легирована значительным количеством "арбидообразующих элементов при ограниченном содержании никеля. Ее "Рименяют для изготовления крупных Деталей — турбинных дисков, бандажных колец и пр. Оптимальным вариантом термической обработки явится закалка плюс двойное старение.
...
Аустенитные стали и сплавы с кар-бидно-интерметаллидным упрочнением имеют ограниченное содержание углерода; большинство сталей — свариваемые. Вследствие ограничения по углероду для получения устойчивой ■у-решетки твердого раствора стали и сплавы должны содержать значительное количество никеля, сбалансированное с содержанием элементов, стабилизирующих структуру феррита.
...
Для повышения жаропрочности же-лезоникельхромовую основу обычно легируют элементами, упрочняющими твердый раствор и вызывающими дисперсионное твердение. Обычно для упрочнения вводят 10—35 % Сг, до 7 % Мо, до 6 % W, до 1,3 % Nb, до 0,5 % V, до 3,2 % Ti, до 3,2 % А1. Тантал и кобальт вследствие их дефицитности не нашли широкого применения. Ограничено и применение сталей с вольфрамом.
...

Конструкционные материалы: Справочник
Основы металлографии и пластической деформации стали
Оборудование для контактной сварки постоянным током
Справочник конструктора металлических конструкций

"Сварка-ЛИБ" - Техническая библиотека сварщика | Сварка, термообработка, материалы, металлы и сплавы

admin

Конструкционные материалы: Справочник