Специальные стали

Листать книгу

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

у-фаза сплавов на никелевой основе представляет собой г. ц. к. твердый раствор таких элементов, как хром, молибден, вольфрам (рис. 193). К области аустенита примыкают различные интерметаллические соединения, которые часто называют топологически плотноупакованными фазами (т. п. у.-фазами).
...
Идентификация интерметаллических соединений, выделяющихся из аустенита жаропрочных никелевых сплавов, показала, что это а-фазы, фазы Лавеса, ц-фазы и др. Они являются промежуточными фазами в многокомпонентных системах и их можно считать своеобразными электронными соединениями, так как в основном их структура определяется электронной концентрацией, т. е. отношением е/а. В этих фазах одни элементы проявляют электроположительные свойства (например, хром, молибден, вольфрам), а другие — электроотрицательные (никель, кобальт, железо); типичный состав а-фаз можно представить так: (Сг, Мо)*(№, Со),.
...
Кинетика выделения сг-фаз зависит от температуры изотермической выдержки и может быть представлена в виде С-образной кривой (см. рис. 34). Очень сильно склонность сплава к выделению т. п. у.-фаз зависит от их состава, от соотношения различных легирующих элементов в сплаве.
...
у'-фаза представляет собой когерентное су-матрицей интерметаллическое соединение, имеющее сверхструктуру типа СизАи с дальним порядком почти до температуры плавления (1385°С для №3А1). В структуре этой фазы существуют три типа дефектов упаковки: дефекты сверхструктуры, дефекты антифазных границ и сложные дефекты. Главными причинами высокого упрочнения сплавов при образовании у'-Фазы считаются когерентная деформация и наличие упорядочения частиц.
...
Важно отметить, что с повышением температуры до 900°С прочность у'-фазы увеличивается (см. рис. 36). Эти фазы образуются только в сплавах, богатых никелем, при-
...
Идентификация интерметаллических соединений, выделяющихся из аустенита жаропрочных никелевых сплавов, показала, что это а-фазы, фазы Лавеса, ц-фазы и др. Они являются промежуточными фазами в многокомпонентных системах и их можно считать своеобразными электронными соединениями, так как в основном их структура определяется электронной концентрацией, т. е. отношением е/а. В этих фазах одни элементы проявляют электроположительные свойства (например, хром, молибден, вольфрам), а другие — электроотрицательные (никель, кобальт, железо); типичный состав а-фаз можно представить так: (Сг, Мо)*(№, Со),.
...
Это создает предпосылки для гомогенного зарождения выделений с низкой поверхностной энергией. Эти фазы обладают очень высокой стабиль
...
Заметную роль в формировании структуры и свойств сплавов на никелевой основе играют карбидные фазы типа МеС,Ме23С6,
...
Карбиды МегзСб получаются при температурах 750—950 "С после термической обработки или в процессе эксплуатации. Оии преимущественно располагаются по границам зерен, но иногда наблюдаются вдоль линий двойняков и на дефектах упаковки. При наличии в сплаве молибдена н
...
Карбиды типа Ме»С выделяются при более высоких температурах: 850—1000 °С. Они чаще встречаются в сплавах с повышенным содержанием тугоплавких металлов, выделяются главным образом по границам зерен совместно с карбидами Ме^Св и имеют формулу типа (Ni, Co^WjC, (Ni, Co)3,s(W, Cr)jlSC и др. Их состав может меняться от Ме3С до Ме13С.
...
В последнее время предложены новые литейные сплавы с низким содержанием углерода (0,002 % С) и повышенным (до 0,1—0,2 %)
...
Карбиды МегзСб получаются при температурах 750—950 "С после термической обработки или в процессе эксплуатации. Оии преимущественно располагаются по границам зерен, но иногда наблюдаются вдоль линий двойняков и на дефектах упаковки. При наличии в сплаве молибдена
...
менение сплавов, полученных направленной кристаллизацией (НК), позволяет резко уменьшить роли границ зерен в разрушении, так как после направленной кристаллизации границы зерен располагаются в основном параллельно приложенному усилию, а границы, перпендикулярные направлению деформации, отсутствуют. Еще более высокие характеристики жаропрочности показывают сплавы, имеющие монокристаллическую
...
структуру, т. е. когда деталь выращивается из одного центра кристаллизации (затравки) и не имеет болыпеугловых границ зерен. Следует понимать, что монокристаллическая
...
Рис. 196. Кривые ползучести при 980 "С и 0=206 МПа сплава на никелевой основе после обычной (/), направленной (2) и монокристальной (3)
...
таллов, имеющих одну кристаллическую решетку. В жаропрочных сплавах, закристаллизованных из одного центра, имеются различные фазы: у-фаза, карбиды, у'-фаза и, следовательно, межфазные границы. Однако в них отсутствуют границы зерен, что сильно повышает жаропрочность (рис. 196).
...
Получение сплавов направленной кристаллизации или с монокристаллической структурой заключается в проведении контролируемой кристаллизации из жидкого состояния, когда поверхность раздела между расплавом и твердой фазой поддерживается плоской и перпендикулярной к желательному направлению кристаллизации. Это возможно получить, кодаг по всему сечению детали тепловой поток распространяется параллельно направлению роста.
...
Таким образом, в настоящее время применяют жаропрочные сплавы, полученные равноосной кристаллизацией, направленной кристаллизацией и с монокристаллической структурой.
...
Отметим, что последние два технологических процесса значительно повышают стоимость деталей; их применяют только в особо ответственных случаях. Состав и свойства деформируемых сплавов на никелевой основе регламентирует ГОСТ 5632—72.
...
В технической литературе представлено большое количество жаропрочных никелевых сплавов, что свидетельствует об их интенсивной разработке. В зависимости от кон-
...
Рис. 196. Кривые ползучести при 980 "С и 0=206 МПа сплава на никелевой основе после обычной (/), направленной (2) и монокристальной
...
кретных условий эксплуатации деталей необходимо дифференцированно подходить к выбору таких сплавов. В табл. 40 приведены составы и свойства некоторых жаропрочных сплавов на никелевой основе, применяемых в СССР. Аналогичные или близкие по составу сплавы используют и за рубежом.
...
Термическая обработка сплавов на никелевой основе заключается в закалке (иногда двойной закалке от разных температур) и старении, которые проводят в одну или две стадии: низко- и высокотемпературные.
...
Цель такой сложной термической обработки — обеспечить наиболее оптимальное сочетание количества и морфологии упрочняющих фаз в сплавах и, следовательно, благоприятное сочетание характеристик жаропрочности и
...
разработаны композитные сплавы, полученные методами порошковой металлургии, в которых упрочнение обеспечивается высокодисперсиыми частицами тугоплавких соединений. Эти сплавы называются дисперс-
...
Матрица этих сплавов обычно представляет собой нелегированиый никель или однородный у-твердый раствор на никелевой основе: №+ +20 % Сг, N¡+15 % Мо, №+20 % Сг+Мо. В качестве упрочняющих частиц используют тугоплавкие окислы тория, гафиня или циркония. Применение окислов титана или алюминия не дало положительных результатов вследствие сильного снижения жаростойкости сплавов. Также не удается использовать для упрочнения тугоплавкие карбиды и нитриды вследствие высокой растворимости углерода и азота в никеле (0,3—0,4 % при 1200°С), тогда как растворимость кислорода при 1200"С составляет 0,01 %.
...
Наибольшей стабильностью в никеле обладает двуокись тория, которая является упрочняющей фазой в дисперсиоупрочненных сплавах ВДУ-1. В сплаве ВДУ-2 использована двуокись гафния. Объемное со- 4 держание упрочняющих фаз в этих сплавах составляет 2—3 %■ Сплав ВДУ-3 имеет матрицу из нихрома (N¡+20 %Сг) и упрочняется частицами окиси тория.
...
Таблица 41. Характеристики длительной прочности дисперсиоупрочненных и стареющих никелевых сплавов (К. И. Портной, Б. Н. Бабич)_
...
разработаны композитные сплавы, полученные методами порошковой металлургии, в которых упрочнение обеспечивается высокодисперсиыми частицами тугоплавких соединений. Эти сплавы называются
...
Наиболее важным в технологии получения этих сплавов считается создание равномерного распределения ультра-стойких частиц окислов, что достигается специфическими технологическими приемами
...
приготовления исходных порошков и методами порошковой металлургии. Для получения порошков применяют метод химического осаждения из водных растворов солей с последующим разложением осадка и селективным восстановлением никеля в водороде.
...
Считается, что перспективы улучшения сплавов этого типа заключаются в сочетании принципов дисперсного упрочнения окислами и дисперсионного упрочнения при старении.
...
В этом случае до температуры 800—900 °С уровень жаропрочности определяется главным образом упрочнением вследствие старения никелевого аустенита с выделением интерметаллидных фаз типа у'-фазы №3(А1, Ті), а при более высоких температурах — тугоплавкими окислами.
...
вых зависимости прочностных свойств от температуры и времени выдержки; кобальтовые сплавы имеют более вы-, сокую теплопроводность и меньший коэффициент термического расширения, чем никелевые жаропрочные сплавы. Поэтому кобальтовые сплавы более подходят для изготовления деталей, предназначенных для длительной работы в коррозионной среде, в условиях термической усталости и имеющих сравнительно крупные размеры (например, сопловые и рабочие лопатки мощных газовых турбин).
...
Доступность разных металлов в различных странах неодинакова, поэтому применение жаропрочных сплавов на основе кобальта более распространено в зарубежных странах, особенно в США, чем в СССР. Например, в США применяют деформируемый сплав S-816 (0,34— 0,42% С, 19—21 %Сг, 3,5—5,5% Мо, 3,5—5,0 % W, 20 %№, 4,0— 5,0 %Nb), который имеет 0
...
В кобальтовых сплавах могут образовываться следующие фазы: аустенитная ■у-матрица с г. ц. к. структурой, карбиды, бориды, карбонитриды и т. п. у.-фазы (топологически плотноупакованные фазы (а,
...
Кобальт образует неорганические растворы с никелем, железом и благородными металлами (Pt, Ir, Pd, Rh) и ограниченные растворы с широкой областью гомогенности с марганцем [70 % (ат)], тугоплавкими металлами (Сг, W, Мо, V, Та), а также Ti, Al, Nb, Zr.
...
Благородные металлы дорого стоят и дефицитны; марганец и железо отрицательно влияют на жаропрочность и жаростойкость сплавов на основе кобальта и легирование этими элементами не применяется. Поэтому основным иа элементов, стабилизирующим г. ц. к. структуру, в сплавах кобальта является никель. Содержание никеля в жаропрочных кобальтовых сплавах обычно составляет^ 10—30 Важное, значение в этих сплавах имеет хром, который обеспечивает высокую коррозионную стойкость и положительно
...
Доступность разных металлов в различных странах неодинакова, поэтому применение жаропрочных сплавов на основе кобальта более распространено в зарубежных странах, особенно в США, чем в СССР. Например, в США применяют деформируемый сплав S-816 (0,34— 0,42% С, 19—21 %Сг, 3,5—5,5% Мо, 3,5—5,0 % W, 20 %№, 4,0— 5,0 %Nb), который имеет
...
Сплошность пленок определяет их защитные свойства. Достаточно хорошими защитными свойствами могут обладать пленки, удовлетворяющие соотношению
...
свойства окислов (устойчивость, температура плавления, плотность, адгезивные свойства, летучесть, пластичность); скорость диффузии ионов кислорода и металла через пленку и скорость реакции образования окисла; кристаллическое и размерное соответствие решеток сплава и окисла.
...
Рис. 198. Схема образования спло- Рис. 199. Изменение изобарно-изотер-шиой окиси ой пленки на металлах мического потенциала окислов ме-<Н. П. Жук)
...
Для объяснения закономерностей такого окисления предложены ионно-электронные теории, которые справедливы для многих металлов в широком диапазоне темперами
...
Суть этих теории заключается в том, что процесс окисления контролируется диффузией ионов металла и кислорода и электронов по различным механизмам (диффузией по междоузлиям, диффузией вакансий, переносом электронов по междоузлиям и «электронным дыркам»), а также с учетом скорости химических реакций окисления.
...
Более отрицательное значение изобарио-изотермического потенциала указывает на большую реакционную способность (химическое сродство) металла и более высокую термодинамическую устойчивость продукта коррозии металла — окисла (рис. 199).
...
Рис. 198. Схема образования спло- Рис. 199. Изменение изобарно-изотер-шиой окиси ой пленки на металлах мического потенциала окислов ме-<Н. П. Жук)
...
При окислении сплавов, содержащих компоненты с различной тер модинамической устойчивостью (разным сродством к кислороду) может, наблюдаться также явление внутреннего окисления (например, в систе-; мах Ре—А1, Ре—Сг, N1—
...
Образование зоны внутреннего окисления связано с диффузией кислорода вглубь сплава и диффузией легирующего компонента к поверхности. При встрече образуются частицы окислов легирующего элемента в матричном металле.
...
Для осуществления внутреннего окисления необходимо, чтобы матричный металл мог в достаточной степени растворять кислород, причем скорость диффузии кислорода должна быть значительно выше, чем скорость диффузии легирующего элемента.
...
Считается, что внутреннее окисление может оказывать положительное влияние на некоторые свойства сплавов. Выделение тонких частиц окислов в металлической фазе упрочняет поверхностный слой, затрудняет рекристаллизацию, улучшает сцепление окалины со сплавом (которая укореняется или заклинивается). Некоторые авторы связывают с таким механизмом положительное влияние р. з. м. на жаростойкость сплавов.
...
Процесс внутреннего окисления также используют в технологии получения дисперсноупрочненных материалов, когда в порошках, применяемых для их изготовления, наиболее дисперсными и равномерно распределенными являются окнсные фазы.
...
При образовании на металлах и сплавах окисных пленок в ннх могут возникать следующие напряжения: 1) внутренние сжимающие, так как рост пленки сопровождается увеличением объема (У
...
На многих сплавах, особенно сложнолегированных, часто образуются двойные окислы типа шпинелей, которые оказываются значительно устойчивей, чем простые окислы компонентов сплава.
...
Так, при окислении легированных сталей возникают шпннелн типа РеСг204, РеА1204, №Сг204 и др. В элементарной ячейке шпинели узлы заняты кислородом и имеются 32 окта- н 64 тетраэдрнческне поры, в которых располагаются ноны металлов.
...
Высокие защитные свойства двойных окислов со шпи-нельной структурой В. И. Архаров связывает с плотностью упаковки этих структур. Защитные свойства этих окислов тем выше, чем меньше параметр решетки.
...
При окислении сплавов, содержащих компоненты с различной тер модинамической устойчивостью (разным сродством к кислороду) может, наблюдаться также явление внутреннего окисления (например, в систе-^;мах Ре—А1, Ре—Сг,
...
ницаемость окисных слоев, но также их физико-механиче-скне свойства (прочность, пластичность, различие коэффициентов линейного (а
...
висит от содержания углерода. Например, изменение содержания угле рода от 0,1 до 1,7 % в стали с 20 % Сг почти не влияет на жаростой» кость. Поэтому пониженное содержание углерода в жаростойки^ сталях связано с требованиями обеспечения ферритиой структуры и технологических свойств, а не с жаростойкостью. Железохромистые стали более стойки в средах, содержащих серу, чем хромоникелевые стали в* сплавы иа никелевой основе.
...
висит от содержания углерода. Например, изменение содержания угле рода от 0,1 до 1,7 % в стали с 20 % Сг почти не влияет на жаростой» кость. Поэтому пониженное содержание углерода в жаростойки^ сталях связано с требованиями обеспечения ферритиой структуры и технологических свойств, а не с жаростойкостью. Железохромистые стали более стойки в средах, содержащих серу, чем хромоникелевые стали в* сплавы иа никелевой основе.
...
сокой жаростойкостью и могут работать при температурах до 1300— 1400 "С (рис. 201). Наиболее эффективно для повышения жаростойкости введение 5—8 % А1. Чем выше содержание хрома, тем меньше нужно вводить алюминия для получения требуемой жаростойкости. В процессе работы наблюдается преимущественная диффузия алюминия в поверхностные слои и восстановление окисных пленок. В результате защитные свойства окислов этих сплавов сохраняются длительное время, но содержание алюминия в процессе работы постоянно понижается. Кремний н алюминий оказывают также положительное влияние на жаростойкость нихромов при введении их в количестве до 2—3 %, что связыва-
...
Ванадий, молибден и вольфрам оказывают отрицательное влияние на жаростойкость сталей и сплавов вследствие образования окислов с низкими температурами плавления и испарения.
...
Так, молибден может образовывать окисел МоСу с температурой плавления 795 °С, а ванадий — окисел У205 с температурой плавления 658 "С. Температуры плавления и испарения окислов вольфрама и его отрицательное влияние проявляется при более высоких температурах испытания (выше 1000 °С).
...
Введение этих элементов вызывает образование пористой, рыхлой окалины, которая не обладает защитными свойствами. В сплавах на ии-кельхромовой основе отрицательное влияние молибдена проявляется менее заметно, особенно при повышенном (~20
...
сокой жаростойкостью и могут работать при температурах до 1300— 1400 "С (рис. 201). Наиболее эффективно для повышения жаростойкости введение 5—8 % А1. Чем выше содержание хрома, тем меньше нужно вводить алюминия для получения требуемой жаростойкости. В процессе работы наблюдается преимущественная диффузия алюминия в поверхностные слои и восстановление окисных пленок. В результате защитные свойства окислов этих сплавов сохраняются длительное время, но содержание алюминия в процессе работы постоянно понижается. Кремний н алюминий оказывают также положительное влияние на жаростойкость нихромов при введении их в количестве до 2—3 %, что связыва-
...
Влиявие марганца на жаростойкость сталей и сплавов считается от-^ рицательным, что проявляется при высоких температурах испытания? (выше 800 °С) в образовании рыхлой и хрупкой окалины. Однако рабо-1
...
Хромоалюминиевые стали главным образом применяют в виде ленты и проволоки, используемой в качестве нагревательных элементов бытовых приборов, печей, реостатов и окалиностойких труб и арматуры. Они имеют высокое омическое сопротивление в широком интервале температур. Для сохранения в сталях однофазной ферритной структуры необходимо достаточно строго выдерживать соотношение аустенитообразующих и ферритообразующнх элементов. Чтобы определить пределы минимального содержания хрома в этих сталях, можно использовать следующую формулу (Ф. Ф. Химушин):
...
хрома молибден ие образует летучих окислов, а входит в состав двой-| ного окисла №0-МоО< и молибдата никеля.
...
работе в азотсодержащих средах образуются нитриды алю миния, которые устойчивы до высоких температур и неоказывают вредного влияния на свойства сталей.
...
Хромистые и хромоалюминиевые стали имеют крупный, недостаток: они могут охрупчиваться в процессах техноло--гических нагревов и длительных выдержек при повышенных температурах во время эксплуатации (рис.202). В них возможна хрупкость при выдержках при температурах 450—500'С («хрупкость 475 °С»), хрупкость при 600—
...
Хрупкость хромистых ферритных сталей трудно, а часто и невозможно устранить последующей обработкой, что сужает возможности их практического использования и накладывает ограничения на технологические операции. Так, ковку и прокатку ферритных сталей следует проводить при температурах ниже 1150°С и заканчивать при возможно более низкой температуре, чтобы получить мелкое зерно. Все операции гибки, правки необходимо проводить в подогретом до 150—250 °С, особенно при работе с холоднокатаными полуфабрикатами.
...
Основное назначение сталей этой группы — клапаны автомобильных, тракторных и авиационных двигателей средней мощности. К клапанным сталям предъявляется ряд специфических требований: сохранение высокой твердости и прочности при рабочих температурах (до 700°С), хорошая сопротивляемость действию теплосмен и усталости, высокое сопротивление газовой коррозии в продуктах сгорания жидкого топлива.
...
Кроме того, сильхромы используют в качестве жаростойких сплавов для изготовления регуляторов, теплообменников и колосниковых решеток в котельном и химическом машиностроении.
...
Присутствие в сильхромах большого количества хрома, кремния и углерода существенно повышает критические точки сталей. Так, критические точки стали 40Х9С2 Лс1 =
...
этих сталей резко проявляется склонность к росту зерна что может приводить к хрупкости, связанной с грубозернистой структурой и нафталинистым изломом. Такой вид хрупкости в сильхромах обычно удается устранить повторной обработкой (фазовой перекристаллизацией).
...
Сильхромы также подвержены отпускной хругжости при медленном охлаждении после отпуска от 700—800°С, причем процесс охрупчивания развивается в интервале 500— 600 °С. Этой хрупкости можно избежать с помощью быстрого охлаждения (в масле или воде) или путем легирования стали молибденом.
...
Таким образом, термическая обработка сильхромов состоит чаще всего из закалки на мартенсит и высокого отпуска. Для каждой стали важно точно установить температурный интервал нагрева под закалку. Перегрев может вызвать значительный рост зерна и нафталинистый излом, а недогрев (т. е. неполная закалка)—образование двухфазной структуры, состоящей из хромистого феррита и мартенсита, что резко снижает пластичность и жаропрочность сталей. Температура отпуска зависит от условий работы детали и необходимой твердости стали.
...
Подверженность сильхромов различным видам хрупкости накладывает отпечаток и на технологию горячей обработки давлением. Штамповка может производиться как в у-области (1050°С), так и в а-состоянии (ниже 930 °С), но предпочтительнее деформация при пониженных температурах.
...
В данном разделе уместно рассмотреть и некоторые другие клапанные стали. В первую очередь это относится к сталям типа 40Х23Н4МЗС. Стали этого типа содержат небольшие количества кремния (~1
...
Недостатком этих сталей является их низкая ударная вязкость по сравнению с другими сильхромами и узкие температурные интервалы при горячей обработке: при перегреве сталей снижается их способность к упрочнению, а при недогреве могут образоваться трещины и повысится хрупкость.
...
В качестве жаростойких сталей аустенитного класса главным образом применяют стали на хромоникелевой основе. Эти стали не имеют больших преимуществ по жаростойкости перед высокохромистыми сталями ферритного класса, но выгодно отличаются от них по уровню механических свойств, в том числе жаропрочных, технологичности (способности к глубокой вытяжке, штамповке, свариваемости), они также менее склонны к охрупчиванию после длительных выдержек при высоких температурах.
...
Недостатком сталей этого класса является их сравнительно высокая стоимость, использование в больших количествах дефицитного никеля, низкие теплопроводность и сопротивление газовой коррозии в средах, содержащих S.
...
Универсальные аустеиитные стали типа 18-8, в том числе 08Х18Н9Т, 12Х18Н9, 12Х18Н9Т, используют в качестве жаростойкого материала для выхлопных систем, труб, листовых и сортовых деталей при температурах 600—800 °С и невысоких нагрузках.
...
Повышение жаростойкости аустенитных сталей достигается увеличением содержания в стали хрома, никеля, а также дополнительным легированием кремнием.
...
нуждают для сохранения аустенитной структуры значительно увеличивать содержание никеля. Так, в сталях с 22— 25 % Сг должно содержаться не менее 17—20 % Ni (при содержании углерода 0,1—0,2 % (например, сталь 10Х23Н18). При увеличении содержания хрома до 24— 27 % и введении 2—3 % кремния необходимо иметь в стали 19—21 % никеля (сталь типа 20Х25Н20С2). Отметим, что эти стали более склонны к охрупчиванию благодаря образованию а-фазы в интервале 600—800 °С.
...
В качестве жаростойких материалов для работы в науглероживающих средах до 1100°С (например, печные контейнеры и арматура) используют стали с повышенным содержанием углерода (сталь 36Х18Н25С2). Иногда для стабилизации аустенитной структуры и в дополнение и частично для замены никеля вводят марганец (6—10%)
...
Рнс. 203. Изменение горячей твердости HB после изотермической выдержки при 760 "С
...
В качестве жаростойких сплавов повышенной жаропрочности, более надежных и почти не склонных к охрупчива-нию, обладающих высокими технологическими свойствами, в авиационной промышленности (камеры сгорания, жаровые трубы) используют железоникелевые сплавы с добавками молибдена (до 3,3 %),
...
Рис. 204. Зависимость удельного электросопротивления р и твердости НВ сплава Х20Н80 от температуры отпуска после закалки с 770 и 1100 °С (Б. Г. Лифшнц)
...
В сплавах этого типа в интервале 350—550 °С обнаружено возникновение так называемого К-состояния,
...
Положительное влияние на долговечность и работоспособность никельхромовых сплавов оказывает микролегирование их щелочноземельными и редкоземельными металлами (Са, Mg, Се, ТЬ при содержании до 0,1—0,3 %).
...
Для ответственных деталей (камер сгорания, жаровых труб и др.) в газотурбостроении используют сплав ХН60ВТ (ЭИ868), который содержит 25%
...
Рис. 204. Зависимость удельного электросопротивления р и твердости НВ сплава Х20Н80 от температуры отпуска после закалки с 770 и 1100 °С (Б. Г. Лифшнц)
...
Определенное распространение, особенно за рубежом, получил сплав на никелевой основе, легированный 15% Сг и 7 % Ре, которые изготавливают с применением феррохрома, что позволяет экономить дорогостоящий металлический хром. Этот сплав (по американской терминологии инко-нель) имеет хорошую технологичность, по свойствам близок к нихромам типа 80-20 и применяется после отжига при температурах 760—980 °С.
...
Термическая обработка этих сплавов, которые можно отнести к сплавам с невысоким уровнем дисперсионного упрочнения, обычно заключается в закалке от 1100—1120°С с охлаждением на воздухе. Дисперсионное упрочнение их происходит в процессе эксплуатации при рабочих температурах (800—1000°С). Сплавы на железоникелевой основе имеют после закалки невысокие прочностные свойства (0в
...
получили значительное распространение в качестве материалов для работы при 800—1100°С, а при кратковременной работе до 1200 °С. Эти сплавы применяют для изготовления деталей газовых турбин, не испытывающих больших рабочих нагрузок и работающих при высоких температурах (камеры сгорания, жаровые трубы, нагревательные элементы электрических печей и других деталей).
...
Сплавы представляют собой в основном твердый раствор хрома в никеле с г. ц. к. решеткой, слабо упрочняются при термической обработке, имеют высокую пластичность, высокое электросопротивление и хорошие технологические свойства.
...
Износостойкость инструментальной стали, т. е. способность ее сопротивляться различным видам изнашивания поверхности, является характеристикой долговечности работы инструмента. Она определяется составом, структурой и свойствами стали, а также свойствами обрабатываемого изделия, условиями эксплуатации инструмента и т. п. Последние определяют характер износа: абразивный, эрозионный, адгезионный, диффузионный и др. Сталь одной и той же марки может обладать различной износостойкостью в зависимости от технологии ее обработки и условий эксплуатации. Износостойкость инструмента при абра-
...
Рнс. 206. Зависимость износостойкости быстрорежущей стали при разной твердости от содержания карбида ванадия (Д. Хагес, К. Миллен, X. Ландер)
...
зивном изнашивании, которое происходит при эксплуатации большинства инструментов (режущий, измерительный, штамповый инструмент), определяется в первую очередь твердостью и структурой стали (количеством и дисперсностью ^карбидной фазы, количеством мартенсита и содержанием углерода 6 -нем и т. п.). На рис. 205 приведена зависимость износостойкости быстрорежущей стали от твердости. Повышение твердости сильно уменьшает изиос резцов. Однако чрезмерное повышение твердости (более HRC 64), вызывающее уменьшение вязкости, ие является благоприятным дли износостойкости^ так как наряду с абразивным износом происходит хрупкое выкрашивание кромок инструмента. Из рисунка видно, что увеличение количества карбидной фазы в стали с 18 % W по сравнению со сталью с 12 % W приводит также к повышению износостойкости. Износ быстрорежущих сталей, обработанных иа одинаковую твердость, ио имеющих разную карбидную фазу, будет существенно снижаться при увеличении содержания карбида ванадия (рис. 206), являющегося наиболее твердым по сравнению с другими карбидами (Afe^Ce; AíeeC и др.). Общей классификации сталей по износостойкости иет, так как оиа определяется ие только маркой стали, но и условиями эксплуатации инструмента.
...
Теплостойкость или красностойкость инструментальных сталей характеризуется температурой, до которой сохраняется заданная высокая твердость, прочность и износостойкость стали, т. е. обеспечиваются свойства инструмента, необходимые для резаиия или деформирования. Следовательно, теплостойкость характеризует способность инструмента сопротивляться изменению структуры и свойств рабочей кромки инстру-
...
и стали повышеииой вязкости, ио пониженной твердости (HRC 40—55).
...
По теплостойкости стали разделяют иа иетеплостойкне, полутеплостойкие, теплостойкие. Нетеплостойкие
...
Прокаливаемость инструментальных сталей характеризует твердость инструмента по сечению; оиа определяется устойчивостью переохлажденного аустенита. От прокаливаемости стали во многом зависит и ее закаливаемость, т. е. твердость иа поверхности инструмента после закалки.
...
мента при разогреве в процессе эксплуатации. Теплостойкость также определяет стойкость стали против отпуска.
...
Углеродистые и легированные стали при правильном применении могут удовлетворять первым двум требованиям, но не являются теплостойкими (отдельные марки легированных сталей являются полутеплостойкими).
...
Углеродистые инструментальные стали являются наиболее дешевыми. Как правило, их применяют для изготовления малоответственного режущего инструмента, работающего при малых скоростях резания, не подвергаемого разогреву в процессе эксплуатации. Углеродистые стали регламентируют по ГОСТ 1435—74.
...
Углеродистые стали У7 и У7А (0,65—0,74% С) послеза-калки в воду с 800—820 °С имеют HRC 63—65. Критический диаметр dKp=15—20 мм после закалки в воду и 4— 6
...
переохлажденного аустенита углеродистых сталей обусловливает их низкую прокаливаемость (до сечений 5—10 мм). Низкая устойчивость аустенита определяет основные достоинства и недостатки таких сталей.
...
Рис. 208. Прокаливаемость углеродистых инструментальных сталей в сечеиии 20 мм при разных температурах закалки (Ю. А. Геллер, П. С. Лизогубов)
...
закалки достигается высокая твердость в поверхностном слое (HRC 63—66) и мягкая, вязкая сердцевина инструмента (рис. 208). Такие свойства благоприятны для такого инструмента, как ручные метчики, напильники, пилы, стамески, долота, зубила и т. д. В отожженном состоянии углеродистые стали имеют низкую
...
твердость (НВ 150—180), в них легко при отжиге получается структура зернистого цементита, что обусловливает их хорошую обрабатываемость при изготовлении инструмента. Заэвтектоидные стали закаливают от температур Aci+(30
...
нима, вызывает малое окисление и обезуглероживание инструмента. Закалка осуществляется в воде. После закалки углеродистые стали содержат малое количество остаточного аустенита — до 5—8 % (рис. 209), что не уменьшает их твердости и ис-
...
Рис. 208. Прокаливаемость углеродистых инструментальных сталей в сечеиии 20 мм при разных температурах закалки (Ю. А. Геллер, П. С. Лизогубов)
...
является малая прокаливаемость и закаливаемость. Она не позволяет применять эти стали для инструмента сечением более 20—25 мм. Стали нетеплостойки, высокая твердость их сохраняется лишь до температур 250—200°С. Стали имеют высокую чувствительность к перегреву вследствие растворения избыточных карбидов в аустените. Может наблюдаться неоднородная твердость на поверхности инструмента вследствие возможности частичного распада по перлитной ступени при переносе инструмента из печи в охлаждающую среду.
...
Из-за существенных недостатков углеродистых сталей их мало применяют в промышленности, особенно в механизированном производстве.
...
Легирование инструментальных сталей для режущего инструмента позволяет уменьшить недостатки углеродистых сталей, т. е. прежде всего повысить прокаливаемость, а также добиться новых существенных качеств инструмента. Свойства и состав легированных сталей для режущего инструмента регламентируются ГОСТ 5950—73.
...
В табл. 45 приведены основные данные о некоторых сталях и термообработке инструмента из них. Стали для режущего инструмента подразделяют на стали неглубокой и глубокой прокаливаемости. В группу сталей неглубокой прокаливаемости входят низколегированные стали, содержащие невысокое содержание хрома (0,4—0,7 %),
...
Таблица 45. Режимы обработки и некоторые свойства легированных инструментальных сталей для режущего
...
нерастворенная часть карбида ванадия оказывает барьерное действие на рост зерна. При принятом содержании ванадия в этих сталях (0,15—0,30%) граница образования структуры перегрева повышается до 900—950 °С.
...
Подобные стали используют для изготовления метчиков, пил, зубил, отрезных матриц и пуансонов, ножей холодной резки, подвергаемых местной закалке.
...
Стали с вольфрамом ХВ4, В2Ф имеют повышенное содержание углерода, что обеспечивает получение карбида Ме6С
...
В группу сталей глубокой прокаливаемости входят хромистые стали с более высоким содержанием хрома (1,4—1,7%) и стали комплексно легированные несколькими элементами (хромом, марганцем, кремнием, вольфрамом).
...
Хромистые стали 9X1, X по составу подобны подшипниковой стали ШХ15 и могут быть заменены ею (см. гл. XVI). Комплексно легированные стали 9ХС, ХГС, ХВГ обладают высокой прокаливаемостью. Особенно это относится к сталям с марганцем, поэтому стали типа ХВГ применяют для крупного режущего инструмента, работающего при малых скоростях резания (протяжки, развертки, сверла и др.). Легирование кремнием позволяет повысить устойчивость против отпуска. Стали 9Х5ВФ и 8Х4В2М2Ф2 применяют для деревообрабатывающего режущего инструмента. Сталь 8Х4В2М2Ф2 является низколегированной быстрорежущей сталью. Она является полутеплостойкой, обладает достаточно хорошей теплопроводностью (из-за малого содержания вольфрама) по сравнению с инструментом из классических быстрорежущих сталей, что исключает прижигание дерева при механической обработке его на больших скоростях. Однако существенным недостатком перечисленных легированных сталей является их низкая теплостойкость, что исключает возможность их применения для режущего инструмента, эксплуатируемого в тяжелых условиях, связанных с разогревом режущей кромки. В таких условиях работы можно применять лишь стали с высокой теплостойкостью, т. е. быстрорежущие.
...
Применение быстрорежущих сталей для режущего инструмента позволяет повысить скорости резания в несколько раз, а стойкость инструмента — в десятки раз. Главной отличительной особенностью быстрорежущих сталей является их высокая теплостойкость или красностойкость* (600—700
...
Рис. 210. Вертикальный разрез диаграммы системы ре—Сг—V при 18 % I % V и 4 % Сг; е — интерме-таллид (Мураками, Хатт с дополнениями Куо)
...

Сварка пластмасс ультразвуком
Основы сварочного дела
Газовая сварка и резка металлов
Специальные стали
Трансформаторы для электродуговой сварки
Механические свойства металлов
Сварочный аппарат своими руками

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

admin

Специальные стали