ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СТАЛИ Углеродистые и легированные стали для режущего инструмента, не обладающие теплостойкостью из "Металловедение и термическая обработка металлов " Жаропрочные стали и сплавы применяют для многих деталей котлов, газовых турбин, реактивных двигателей, ракет, атомных устройств и т. д., работающих при высоких температурах. [c.316] Повыщение температуры сильно влияет на все механические свойства оно понижает модуль упругости (вследствие уменьщения межатомных сил сцеплений), пределы текучести и прочности и особенно модуль упрочнения в процессе пластической деформации. При этом следует иметь в виду, что в условиях малой скорости нагружения разрушение происходит при более низких напряжениях, чем при обычных статических испытаниях. [c.316] Если при высокой температуре нагрузить металл постоянно действующим напряжением даже ниже предела текучести при этой температуре а оставить его под нагрузкой длительное время, то металл в течение всего времени действия температуры и нагрузки будет деформироваться с определенной скоростью. Это явление получило название ползучести или крипа. Развитие ползучести может в конечном счете привести к разрушению металла. [c.316] Сопротивление металла ползучести и разрушению в области высоких температур при длительном действии нагрузки называют жаропрочностью. Чаще жаропрочность характеризуется условным пределом ползучести и длительной прочности. [c.316] Под условным пределом ползучести понимают напряжение, которое вызывает за установленное время испытания при данной температуре заданное удлинение образца или заданную скорость деформации (ползучести). [c.316] Для определения предела ползучести испытываемый образец в течение длительного времени подвергают воздействию постоянного растягивающего усилия и постоянной температуре при фиксировании деформации образца во времени. [c.316] По заданной скорости деформации в период равномерной ползучести можно по диаграмме определить условный предел ползучести. [c.317] Предел ползучести обозначают (ГОСТ 3248—60) а и числовыми индексами, например, — предел ползучести при допуске на деформацию 0,2% за 100 ч испытания при 700°С. При этом необходимо указывать, как определялся предел ползучести— по суммарной или остаточной деформации. В случае определения по скорости ползучести предел ползучести обозначают а с двумя числовыми индексами. Нижний индекс означает заданную скорость ползучести (%/ч), верхний индекс — температуру испытания, °С, например — предел ползучести при скорости ползучести 1 10 ри 600°С. [c.317] Испытание на длительную прочность отличается от испытания на ползучесть тем, что испытуемый образец доводят при данной температуре и напряжении до разрушения. В результате испытания определяют предел длительной прочности, т. е. наибольшее напряжение, вызываюш,ее разрушение металла за определенное время при постоянной температуре. Предел длительной прочности обозначается а с двумя числовыми индексами, например а о— предел длительной прочности за 1000 ч при 700°С. В логарифмических координатах зависимость между напряжением и временем до разрушения представляет прямую линию (рис. 143,в). Это позволяет для ряда сплавов экспериментально построенные кривые для продолжительности 700—1000 ч экстраполировать на значительно. большую длительность (10 000—100 000 ч). При испытании на длительную прочность можно определять относительное удлинение и сжатие. [c.318] Механические испытания при высоких температурах позволяют определять и такие свойства, как твердость и предел выносливости. [c.318] Когда деталь при высоких температурах работает короткое время, для определения механических свойств применяют обычное испытание на статическое растяжение, но в условиях нагрева образца в печи. [c.318] Рабочие температуры современных жаропрочных сплавов составляют примерно 0,45—0,8 Тпл- Требуемые сроки службы жаропрочных сплавов изменяются от одного-двух часов (ракеты) до сотен (авиационные газовые турбины) и многих тысяч часов (стационарные газовые и паровые турбины). [c.318] При температурах ниже 0,45—0,5 Гпл прочность сплава определяют стабильностью их дислокационной структуры. При более высоких температурах стабильность дислокационной структуры нарушается (уменьшается плотность дислокаций, растет количество вакансий и т. д.) и развиваются диффузионные процессы разупрочнения (возраст и рекристаллизация, сфероидизация и коагуляция частиц избыточных фаз и т. д.). [c.318] Таким образом, если при низких температурах границы зерен тормозят движение дислокаций и упрочняют сплав, то при высоких температурах, наоборот, способствуют ускоренному разупрочнению поликристаллических металлов. Более крупное зерно способствует повышению жаропрочности, хотя при этом пластичность часто снижается. [c.319] Жаропрочность стали и других металлических сплавов в сильной степени зависит от величины межатомной связи, а также от структурного их состояния. [c.319] Повышение жаропрочности достигается легированием твердого раствора, пр-иводящим к увеличению энергии связи между атомами, в результате чего процессы диффузии и самодиффузии задерживаются, а температура рекристаллизации возрастает созданием у сплава специальной структуры, состоящей из вкрапленных в основной твердый раствор и по границам зерен дисперсных карбидных и особенно интерметаллидных фаз, когерентно связанных с матрицей длительное время. Такая структура получается в результате закалки с высоких температур и последующего старения. Наличие равномерно распределенных дисперсных избыточных фаз затрудняют пластическую деформацию при высоких температурах. [c.319] Жаропрочные стали и сплавы должны, кроме того, обладать высокой жаростойкостью. [c.319] Жаропрочные сплавы для работы при высоких температурах (до 700—950°С) создаются на основе железа, никеля и кобальта, а для работы при очень высоких температурах (до 1200—1500°С) — на основе хрома, молибдена и других тугоплавких металлов (рис. 144). [c.319] Ниже будут рассмотрены основные жаропрочные стали и сплавы на основе никеля. [c.319] Жаропрочные стали. Рабочие температуры жаропрочных сталей составляют 500—750°С. При температурах до 600°С чаще используют стали на основе а-твердого раствора, а при более высоких температурах — на основе аустенитной структуры, обладающих более высокой жаропрочностью. [c.319] Вернуться к основной статье