Жаропрочные стали и сплавы.

Из жаропрочных материалов изготавливают детали котлов, газовых турбин, реактивных двигателей, ракет и т.д.

С повышением температуры уменьшаются силы межатомных связей, поэтому снижается модуль упругости, предел текучести и все другие прочностные характеристики. Кроме того, при длительном воздействии силы металл деформируется с определенной скоростью даже ниже предела текучести. Это явление получило название ползучести.

Пример обозначения предела ползучести: , что означает допуск на деформацию 0,2% за 100ч. работы при 7000С.

Предел длительной прочности обозначается , что означает напряжение, которое выдержит материал при 7000С в течение 1000ч.

Если при низких температурах границы зерен тормозят движение дислокаций, то при высоких на границах зерен наиболее активно идет диффузия и разупрочнение, что приводит к перемещению под напряжением одного зерна относительно другого, т.е. к ползучести.

Чем выше температура плавления сплава, тем он более жаропрочен, т.к. температура плавления характеризует силу межатомных связей. Легирование стали элементами, усиливающими энергию связи между атомами, приводит к повышению жаропрочности.

 

Жаропрочные стали.

Если рабочая температура не превышает 4000С и действуют небольшие нагрузки, применяют нормализованные малоуглеродистые стали 12К, 15К, 18К, 22К в виде листов и труб. Цифра в марке – содержание углерода в сотых долях %, «К» - котельная.

Для более нагруженных изделий при рабочей температуре до 6000С применяют низколегированные стали (12Х1МФ, 12Х2МФСР). Например, для изготовления рабочих лопаток паровых турбин используется сталь 15ХНМФ. Наиболее высокие показатели длительной прочности достигаются после термического улучшения (закалка плюс высокий отпуск).

Для деталей и узлов газовых турбин и паросиловых установок применяют высокохромистые (8-13% Cr) стали с добавками W, Mo, V, Nb, B. Эти стали обладают, помимо жаропрочности, высокой жаростойкостью, т.е. они не окисляются (не горят) при высокой температуре на воздухе или в среде других газов; хром образует защитную пленку прочных оксидов на поверхности деталей, препятствующих образованию окалины.

Для выпускных клапанов двигателей внутреннего сгорания применяют сильхромы(легированные Si и Сr). Наиболее известны сильхромы 40Х9С2 и 40Х10С2М, которые обладают высокой жаростойкостью (кремний также, как и Cr, образует прочный оксид SiO2). При нагреве выше 6000С прочность сильхромов резко падает, поэтому в форсированных двигателях и дизелях вместо сильхромов применяют жаропрочные аустенитные стали.

Жаропрочные стали аустенитного класса.Стали со структурой аустенита имеют более высокую жаропрочность, чем стали перлитного, ферритного или мартенситного класса; их применяют для деталей, работающих при 500-7500С. Эти стали по составу близки хромоникелевым нержавеющим сталям. Упрочнение этих сталей достигается термообработкой: закалка плюс искусственное старение, в процессе которого выделяются дисперсные карбиды или нитриды, для образования которых стали содержат много различных легирующих элементов. Например, для изготовления клапанов авиационных двигателей и в газотурбостроении применяется сталь 45Х14Н14В2М, упрочняющаяся карбидами; диски и лопатки газовых турбин изготавливают из стали 10Х11Н23Т3МР, упрочняющейся интерметаллидами (Ni3Ti, Ni3 (AlTi)).

Сплавы на железноникелевой основе типа ХН35ВТЮ применяют для изготовления турбинных лопаток и дисков, колец соплового аппарата и др. деталей, работающих при 500-7500С.

Жаропрочные сплавы на никелевой основе называются нимониками. Они работают при температуре до 8500С длительное время. Они находят применение в авиационных двигателях, газовых турбинах, в химическом аппаратостроении. Наилучшими свойствами обладают сплавы ХН77ТЮР и ХН70ВТЮ. Упрочняются термической обработкой: закалка плюс искусственное старение, при этом выделяются дисперсные интерметаллиды

Ni3 (Ti, Al), карбиды Ti C и нитриды TiN. Появление нимоников было вызвано развитием реактивной авиации. Для повышения жаростойкости нимоников их подвергают алитированию (насыщение поверхности алюминием).

 






Дата добавления: 2017-01-26; просмотров: 1506; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2022 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.021 сек.