Конструкционные материалы: Справочник

Листать книгу

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

скачать книгу Конструкционные материалы: Справочник

1200 °С, становнтси существенным выделение гелии из образцов оксида бериллии (рис. 4), зависящее от времени выдержки. На этом основан способ восстановлении свойств изделий из оксида бериллии с помощью высокотемпературного отжига.
...
Теплопроводность образцов при облучении уменьшается с ростом флюеиса в тем большей степени, чем выше плотность образца (рис. 5). С увеличением температуры уменьшение теплопроводности замедлиетси и при 100°С достигает насыщении на уровне 40—50 % исходного значении при флюенсе 4■ 102? нейтр,/ма,
...
Рис. 8. Зависимость прочности образцов при изгибе от флюенса; плотность образ, цов 2,8—2,9 г/см3, температура облучения 100 °С 13]
...
Рис. 6. Изменение прочности прн сжатии оксида бериллия в зависимости от флюенса нейтронов при плотности образцов (г/см8): 1
...
туре 200—350 °С на порядок и более Скорость ползучести холоднодеформи! рованного сплава Н-2,5 увеличивается в меньшей степени.
...
При температуре образца цирка. лоя-2 340—350 °С наблюдается резкое увеличение скорости ползучести (рис. 9). Образцы были подвергнуты различной предварительной обработке,
...
Алюминий, его сплавы и соединения. Основными радиационными дефек; тами для сплавов алюминия являются радиационное распухание н увеличение длительной прочности. Радиационное распухание обусловлено реакциями взаимодействия быстрых нейтронов с ядрами алюминия, прн которых образуются кремний, водород и гелий, Влияние флюенса нейтронов (с энергией более 0,1 МэВ) на относительное изменение объема сплавов алюмнння приведено на рис. 10 *1. Длительная прочность алюминиевого сплава 1100 после облучения флюенсом (0,7-г-11) X X 1026 нейтр./м2 возрастает (рис 11), что является следствием раднацнонного упрочнения материала. Прочностные и пластические свойства сплава 1100 в зависимости от флюенса быстрых нейтронов с энергией более 1 МэВ приведены на рис. 12 и 13. Значительные дозы облучения не приводя! к радикальному изменению механических свойств.
...
Аустенитные коррозионно-стойкие стали и никелевые сплавы. Потоки быстрых нейтронов вызывают в аустенитных коррозионно-стойких сталях и никелевых сплавах изменение механических свойств, радиационное рас-
...
пухание и радиационную ползучесть. На рис. 14 и 15 приведены даииые о влиянии флюеиса быстрых нейтронов и температуры облучения на механические свойства аустенитных сталей. Это изменение, особенно заметное при флюенсах быстрых нейтронов более 5-102- нейтр./м2 и температурах выше 500 °6, называется высокотемпературным радиационным охрупчиванием (ВТРО).
...
ВТРО сопровождается значительным снижением пластичности материала (полное удлинение при разрыве может достигать лишь 0,1 %) и повышением предела текучести. Длительная прочность, сопротивление усталости и сопротивление ползучести при этом также существенно снижаются (до половины исходного значения у сталей типа 12Х18Н9).
...
Явление ВТРО объясняется радиационным стимулированием изменений свойств на границах зерен, приводящих к образованию трещин. Лучшей сопротивляемостью ВТРО обладают аустенитные стали, легированные молибденом и ниобием, например сталь 0Х16Н15МЗБ. Однако это улучшение имеет место при ограниченном флюен-се нейтронов. Так, оболочки твэлов из стали 0Х16Н15МЗБ имеют относительное удлинение всего ~0,8 % прн флюенсе 8,5- 102в нейтр./м" (темпера-тУРа испытаний 700 °С). Повышения остаточной пластичности и прочности пРн высоких флюенсах быстрых нейтронов можно достичь легированием аУстенитных коррозионно-стойких старей титаном, бором, кремнием. Малую
...
Рис. 14. Влияние облучения на предел текучести стали 304 при различных температурах облучения [S0]; отечественный аналог сталь 08Х18Н10
...
Радиационное распухание (РР) проявляется при флюенсах более 1026 нейтр./ма в интервале температур облучения 0,3—0,55 абсолютной температуры плавления металла, что обыч-
...
вакансионных скоплений, имеюща. вид-сферических микропор. Центрам» 'зарождения пор являются атомы при, месей, атомы гелия, образующегося при взаимодействии нейтронов с ни-келем, хромом, железом.
...
На рис, 16 и 17 приведены зависи-мости РР некоторых сталей и сплавов от флюенса быстрых нейтронов и температуры.- Действенным дополнитель. ным средством, уменьшающим распу, хание аустенитных сталей, является поверхностный наклеп материала в ре. еультате деформации изделия при ком. натной температуре. Прн флюенса быстрых нейтронов (1,2-=-1,4) X X Ю2' иейтр./м2 увеличение степени холодной деформации с 20 до 30 % для стали типа 316* приводит к снижению распухания е 15 до 4 % при температурах облучения 550—600 С,
...
О 82- Ю-12 для стали 08Х18Н10Т). Число ' диационных повреждений зависит iyt флюенса и спектра нейтронов. Для типичного спектра энергетического реактора на быстрых нейтронах флюенсу быстрых нейтронов 1,67-1027нейтр./м2 (Е > 0> 1 МэВ) соответствует 100 смещ./атом. Материалы с низкой склонностью к радиационному распуханию имеют и малую скорость радиационной нолзучести.
...
Некоторые чистые металлы, керамики и керметы. Сравнение зависимостей радиационного распухания от отношения температуры испытания к температуре плавления для некоторых чистых металлов приведено на рис. 18. Ниобий, молибден, цирконий, тантал, имеющие ОЦК-решетку, обладают повышенной стойкостью против радиационного распухания. Напротив, никель (ГЦК-решетка) оказывается более склонным к радиационному распуханию.
...
Керамики и керметы (А1203, MgO, Zr02, Al—А1203; В4С — коррозиоиио-стойкая сталь) более стабильны, чем металлы и сплавы. Радиационное распухание и радиационная ползучесть у них проявляются слабее.
...
Графит обладает способностью эффективно замедлять нейтроны, отличными теплофизическими свойствами, хорошей механической прочностью при высоких температурах, относительно легкой обрабатываемостью. Используемый в реакторных установках графит получают искусственно в процессе графитизация нефтяного кокса. Природный графнт обладает большим количеством примесей и не может быть использован как замедлитель нейтронов.
...
Рис. 18. Зависимость распухания чистых металлов от температуры обличения. Флюенс нейтронов 3- 102S нейтр./м* (£ > > 0,1 МэВ) (501
...
Нейтронное облучение повышает прочность на сжатие, твердость и модуль упругости графита. В то же время нейтронное облучение уменьшает теплопроводность прн высоких температурах, приводит к нестабильности размеров, уменьшает пластичность, вызывает накопление энергии в графите. Последние качества важны для выбора конструктивных решений.
...
Изменения размеров графита зависят от направления (вдоль илн поперек оси продавливания), флюенса и температуры. Первоначальное (при умеренных флюенсах) уменьшение размеров сменяется их увеличением. С ростом температуры изменения размеров графита снижаются и при температурах выше 350 °С объем многих образцов сокращается. Изменения размеров анизотропного графита от флюенса быстрых нейтронов при различных температурах в направлениях параллельно н перпендикулярно оси продавливания приведены на рис. 21 и 22,
...
Уменьшение пластичности является следствием радиационного упрочнения графита. Снижение пластичности приводит к образованию трещин.
...
Важна способность графита накапливать энергию деформации в кристаллической решетке как следствие радиационных дефектов. Накопленная энергия может проявить себя через выделение теплоты, сопровождающееся резким повышением температуры. Зависимость изменения накопленной энергии от флюенса и влияние отжига на ее уменьшение приведены на рис. 23.
...
К конструкционным материала»*. Применяемым в вакуумных системам помимо требований в отношении ков* струкциоиной прочности, технологи* поста и экономичности, предъявляю»
...
Ряс. 21. Зависимость изменения размеров образцов продавленного, почти изотропного графита, вырезанных параллельно осн продавлнвания, от флюенса быстрых нейтронов и температуры облучения: 1
...
Рис. 22. Зависимость изменения размеров образцов продавленного, почти изотропного графита, вырезанных перпендикулярно осн продавливай ия, от флюенса быстрых нейтронов и температуры облу-«еиня:
...
дополнительные требования. В jtix числе малая скорость газовыделения при высокой коррозионной стойкости во влажной атмосфере. Весь этот комплекс свойств определяет выбор материала для различных деталей вакуумных систем. В частности, аустенитные хромоникелевые стали являются основным материалом для высоковакуумных непрогреваемых сварных камер больших размеров благодаря малой скорости газовыделения, высокой коррозионной стойкости, обеспечивающей долговечность, хорошей технологической пластичности и свариваемости.
...
Развитие отечественной вакуумной техники и создание вакуумных камер больших размеров ограничивает применение аустенитных сталей, содержащих в большом количестве дефицитные легирующие элементы. Это заставляет вести поиск более дешевых и доступных материалов.
...
Углеродистые и низколегированные стали с коррозионно-стойкими покрытиями являются возможными заменителями аустенитных сталей для низкого и среднего вакуума.
...
Газовыделение — важное свойство для вакуумной техники. Скорость га-аовыделения материала — характеристика, необходимая для научно обоснованного расчета вакуумной системы.
...
В вакууме при 20 °С н ниже происходит выделение газа, растворенного в кристаллической решетке материала — водорода, а также газов, десорби-Рующихся с поверхности. Источники наводораживания могут быть различными. В прокате металла таким источником является главным образом электрохимическое наводораживание при горячей обработке; в органических материалах — разрушение водородных связей. Газы на поверхности металла адсорбируются либо из атмосферы — \* 02, Н20, либо появляются в ре-8ультате химического взаимодействия адсорбированного кислорода с водородом или углеродом — Н20, СО, С02.
...
Газовыделение материала определяют По «методу потока» с диафрагмой постоянной проводимости [37]. Скорости Газовыделения Q; и парциальные давления
...
многократно определяют при длительном вакуумировании в высоком вакууме при постоянной температуре. Расчет выполняют на ЭВМ:
...
сКпых, так же как для меди ^1, близки к значениям скоростей газо-«деления и коррозии для аустенит-"ыХ коррозионно-стойких сталей. Однако титан и медь, как конструкционный материал, уступают сталям по модулю упругости, вследствие чего сНижается жесткость конструкции.
...
Химическое и термическое окисле-кие листовой коррозионно-стойкой, аустеиитной стали 12Х18Н10Т (табл. 98) создает тонкие оксидные пленки на поверхности, являющиеся барьером для диффузии водорода, уменьшает скорость газовыделения. Особенно эффективно окисление при 600 °С, 3 ч (выдержка попеременно в
...
Алюминий и его сплавы являются хорошими конструкционными материалами для вакуумной техники. По скорости газовыделения (табл. 102, ЮЗ) и коррозионной стойкости во влажной атмосфере они достаточно близки коррозионно-стойким сталям, Уступая им по жесткости, но превосходя в теплопроводности. Окисление, так же как и для коррозионно-стойких сталей, уменьшает скорости газовыделения. По сравнению с техническим алюминием скорость газовыделения несколько больше у силуминов (АЛ2) и сплавов типа АМг.
...
Диффузионное коррозионно-стойкое Хромирование низкоуглеродистых ста-^еи уменьшает скорости газовыделе-Ция
...
как поверхность металла нагревается до более низких температур. Для оптимальных режимов ионное насыщение хромом из хроморганики (при 550 °С), ионное изотирование (при 600 °С), а также ионное насыщение кремнием из кремнийорганики (при 180 °С) несколько увеличивает скорости газовыделения (в 1,3; 2,5; 2,7 раз соответственно), но создает покрытие Коррозионно-стойкое во влажной атмосфере. Эффект повышения коррозионной стойкости наибольший для хромированных покрытий.
...
Газопламенное напыление алюминием создает на поверхности низкоуглеродистой стали коррозионно-стойкий слой, но для устранения эффекта шероховатости необходимо выглаживание валками или легкое окисление.
...
Коррозионно-стойкие покрытия эмалями (табл. 105), органические покрытия фторопластом или лаком (табл. 106) эффективно повышают коррозионную стойкость, но скорости газовыделения растут на несколько порядков. Коррозионная стойкость, в отличие от металлов, растет с увеличением толщины покрытия, однако при этом повышаются скорости газовыделения. На скорости газовыделения влияет не только режим нанесения покрытий, но и условия эксплуатации. С увеличением влажности и длительности выдержки в таиой среде скорости газовыделения в вакууме растут. Кратковременный низкотемпературный прогрев в таких случаях уменьшает скорости газовыделения.
...
100. Скорости газовыделения (Q-107 м-Па/с) в вакууме при 20 °С листовой стали 12Х18Н10Т для разных способов получения проката [12]
...
107. Скорости газовыделения (£?-10⁴, м-Па/с) каучука и резины после вакуумирования при 40 °С, 20 ч
...
значения, что и у листового алюминия. Стеклобумага после кратковременного прогрева при 40 °С заметно увеличивает скорости газовыделения из-за углеводородсодержащих газов,
...
Электрохимическая коррозия развивается в металлических материалах, которые работают во влажной атмосфере, почве, речной и морской воде, водных растворах солей, щелочей и
...
Первым направлением защиты от электрохимической коррозии является нанесение на поверхность деталей электроположительных (иногда благородных) металлов. Второе, более распространенное направление, — нанесение на металлические материалы покрытий из металлов или сплавов, способных пассивизироваться в коррозионной среде, что позволяет значительно (в несколько или десятки раз) снизить коррозионное разрушение. Третье направление состоит в использовании диэлектрических покрытий на металлических материалах, которые исключают работу гальванических пар.
...
Конструкционные материалы в процессе обработки и эксплуатации при высоких температурах (500—600 °С) подвержены химической коррозии, которая развивается в сухих газах и жидких неэлектролитах. Наиболее часто химическое взаимодействие проявляется в кислородсодержащих средах: сухом воздухе, углекислом газе, водяном паре, кислороде, продуктах сгорания различного топлива. Активная коррозия наблюдается в среде сернистых газов и галоидных средах. Скорость химической коррозии растет с увеличением температуры, интенсивности движения газовой среды, под действием циклических напряжений, термоударов, при наличии движущихся частиц в газовой фазе, радиации и электромагнитных полей.
...
нанесение обмазки с последующим отжигом для нанесения металлических эмалевых и композиционных покры! тий — шликерный способ (вжигание);
...
Выбор покрытий должен начинаться с достаточно точного определения состава и состояния коррозионной среды. Детальное изучение микро- и макроусловий является существенным при выборе покрытий.
...
Важно определить способ нанесения для получения качественного покрытия и при этом не вызвать значительного изменения структуры, физических и механических свойств основы, коробления деталей.
...
При нанесении покрытия методом погружения кроме деформации возможен отжнг (например, латуни и меди при горячем лужении); наводоражи-вание и охрупчивание при электрохимических видах осаждения; образование хрупких переходных зон при высокотемпературном образовании покрытий и т. д.
...
Возможность применения того или иного способа нанесения покрытий должна быть определена конструктором также с учетом размеров и геометрических параметров деталей. За исключением окраски с последующей сушкой или отжигом, плазменного напыления, защитные покрытия другими методами могут быть нанесены на детали мелких и средних размеров. При большинстве способов, кроме порошкового, циркуляционного и химического осаждения, получение равномерных покрытий в отверстиях, внутренних полостях, на наружных поверхностях сплошной формы невозможно или технически затруднено.
...
При проектировании деталей, требующих защиты от коррозии, необходимо учитывать, чтоюни должны быть просты по конструкции, без узких и глубоких отверстий, острых углов.
...
Покрытия, получаемые плазменным "апылением, окунанием в жидкие расплавы, детонационным напылением по Рзвномерности, сплошности, адгезии Уступают диффузионным покрытиям Нз газовой фазы.
...
Подготовка поверхности деталей перед нанесением покрытий является обязательной операцией, влияющей на сплошность, адгезию и защитные свойства покрытий. Основное требование— прочность сцепления между основой и 1 покрытием — может быть достигнуто, если между ними иет посторонних загрязнений в виде жиров и окалины. В зависимости от состояния поверхности и метода нанесения покрытия подготовку ведут различными способами травления и обезжиривания [36, 43].
...
В качестве коррозионно-стойких покрытий наиболее широко используются цннк, кадмий, алюминий, хром, никель, свинец, реже олово, благородные металлы, титан и др. Применяются комплексные и многокомпонентные покрытия на их основе [14],
...
Цинк сравнительно медленно корродирует в атмосфере со скоростью от 1 до 15—20 мкм в год. Оцинкованная металлопродукция является наиболее распространенным материалом с защитным покрытием и используется в атмосферных условиях для защиты листового проката, метизных изделий. Толщина цинковых покрытий на стали при эксплуатации в течение пяти лет составляет в атмосфере промышленных объектов 30 мкм, в сельской местности 7 мкм, в приморских районах 15 мкм, в закрытых помещениях 7—15 мкм.
...
Хром обладает высокой коррозионной стойкостью в атмосферных условиях и воде. Хромирование находит широкое применение для защиты от коррозии и эрозии деталей выпускной системы двигателей внутреннего сгорания, коллекторов отсоса газов, реакторов, баков, нейтрализаторов, отбелочных колонн и других деталей химической аппаратуры, сварных конструкций теплообменников, крепежных изделий, стальных труб, листов из низкоуглеродистой стали, деталей гидронасосов для перекачки воды, нефти, масел, растворов кислот, щелочей, для повышения коррозионной стойкости электротехнических сталей.
...
Алюминий стоек в атмосфере. Скорость коррозии в промышленной атмосфере 2—5 мкм в год и со временем аатухает. Алюминий, как правило, непригоден для защиты в морской воде,
...
но стоек в мягкой чистой воде, в почве и кислой химической среде. Интенсивно корродирует в местах малого доступа кислорода, склонен к контактной коррозии со сталью и медными сплавами.
...
Скорость коррозии кадмия под воздействием коррозионной среды линейно зависит от времени; срок действия покрытия пропорционален толщине. Кадмий обеспечивает хорошую защиту стали при воздействии конденсата в замкнутом пространстве, при погружении в стоячую или мягкую нейтральную воду, в щелочной или кислой средах. Кадмиевое покрытие толщиной 25 мкм защищает сталь в промышленной атмосфере в течение года, а в морской воде — до пяти лет. Благодаря низкому сопротивлению скручивающим усилиям кадмий используется для изделий, имеющих резьбу и подвергающихся частой сборке и разборке. Кадмий предотвращает контактную коррозию деталей с алюминием.
...
Свинец обладает высокой коррозионной стойкостью в атмосферных условиях, почве, воде, серной кислоте. Покрытия получают электролитически из растворов кислых фторборатов, фторсиликатов и сульфатов. Толщина свинцовых покрытий может быть 10— 100 мкм и более. Свинец надежно защищает от коррозии подземные силовые электрические коммуникации.
...
Наряду с гальваническими покрытиями для защиты сталей от электрохимической коррозии- получили распространение диффузионные покрытия Zn, Cr, А1 и другими элементами [14].
...
Диффузионные покрытия могут быть использованы для защиты от коррозии и повышения коррозионной стойкости алюминиевых, медных, титановых и других сплавов [14].
...
Различные способы, режимы нанесения н защитные свойства коррозионно-стойких покрытий на деталях из стали, алюминия и меди приведены в табл. 111—113.
...
кислот и щелочей обладают неметаллические покрытия, в качестве которых используются полиэфиры, винилы, по-лиэтилен, стеклоэмали, эпоксидцце смолы. Основные недостатки таких покрытий связаны со слабой адгезией покрытия с подложкой, отслаиванием и растрескиванием покрытий, разви-тием коррозии под защитным покрытием при недостаточном сцеплении, В табл. 114 приведены способы нане^ сения, материалы и защитные свой-ства неметаллических покрытий.
...
Жаростойкие металлические и неметаллические покрытия используют для защиты деталей энергетического оборудования, испытывающих воздействие окислительной среды при высоких температурах (табл. 115).
...

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