ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Жаропрочные сплавы на основе никеля и тугоплавких металСтали и сплавы с особыми физическими свойствами из "Технология металлов Издание 2 " Процесс окисления — это сложный процесс, в результате которого наблюдаются и чисто химическое взаимодействие металла с кислородом, и диффузия атомов кислорода и металла через слой окислов. Поэтому строение окисной пленки имеет большое значение для жаростойкости металлов. Чем плотнее окисная пленка, тем меньше через нее скорость диффузии, тем выше жаростойкость сплава. До 570° С структура поверхностного слоя сталей состоит из Fea и Рез04, может. образоваться и окисел РегОз. Эти окислы имеют сложное строение и скорость диффузии в них мала. [c.338] При более высоких температурах в слое окалины основным становится окисел FeO (вюстит) с простой решеткой, имеющей дефицит атомов кислорода (твердый раствор вычитания). Поэтому скорость диффузии возрастает, происходит интенсивное образование хрупкой окалины. [c.338] Влияние хрома на окалиностойкость стали показано на рис. 157. Поскольку все нержавеющие стали содержат крома 13%, они являются и жаростойкими. Чем выше содержание хрома, тем более окалиностойки стали, например сталь 15Х25Т окалиностойка до 1100—1150° С. [c.339] Высокохромистые и кремнистые чугуны окалиностойки до 1000—1100° С. Дл-я неответственных деталей, не несущих нагрузок, используют обычные углеродистые стали, подвергнутые диффузионной металлизации (см. с. 274). [c.339] Жаропрочность — способность металла сопротивляться пластической деформации и разрушению при высоких температурах. [c.339] С повышением температуры характеристики прочности металлов и металлических сплавов понижаются, причем для различных по составу сплавов изменение прочности неодинаково. Установлено, что прочность металлов и сплавов определяется главным образом силами связи атомов в кристаллической решетке. При нагреве подвижность атомов возрастает, увеличивается количество вакансий, усиливаются диффузионные процессы. Это приводит к уменьшению сил межатомной связи и, как следствие, к уменьшению прочности. Особенно интенсивно при повышении температуры увеличивается скорость диффузии на границах между зернами, где атомы не образуют правильной кристаллической решетки и могут свободнее перемещаться. Поэтому границы между зернами при повышении температуры разупроч-няются быстрее. [c.339] Известно, что в процессе пластической деформации металла при температуре ниже температуры рекристаллизации процесс упрочнения происходит по схеме пластическая деформация — упрочнение (наклеп) (см. [c.340] Из рис. 158 следует, что до -350° С скорость испытания не оказывает влияния на величину прочности. Затем кривая раздваивается верхняя получена при быстром испытании, нижняя при медленном. Различная прочность при одной и той же температуре объясняется тем, что при быстром нагружении разупрочнение не успевает происходить в такой степени, как при медленном. [c.341] Корнилов показал, что максимальных значений жаропрочность достигает при предельном насыщении твердого раствора легирующими элементами. Для концентрированных твердых растворов Грек 0,7 0,8 Т л-Жаропрочность однородных твердых растворов может быть увеличена за счет выделения мелкодисперсных фаз. Влияние таких выделений на прочность тем больше, чем меньще их склонность к коагуляции. Материалы, предназначенные для работы при повыщенных температурах, испытываются на жаропрочность. Критериями оценки жаропрочности являются кратковременная и длительная прочности, ползучесть. [c.341] Пределом длительной прочности называют максимальное напряжение, которое вызывает разрушение образца при заданной температуре за определенное время. [c.341] Для котельных установок требуется не очень высокое значение прочности (см. на рис. 159), но в течение нескольких лет. [c.342] Ползучестью называют свойство металлов медленно пластически деформироваться под действием постоянной нагрузки при постоянной температуре. [c.342] При обычных температурах и при действующем напряжении (а 0уп) ползучесть не наблюдается. Наоборот, за счет наклепа металл будет упрочняться. Но если температура испытания образца такова, что уже протекают разупрочняющие процессы — отдых, коагуляция фаз, а особенно рекристаллизация (обычно при 0,6 Гпл, см. гл. IV), то при о ауп наблюдается ползучесть. [c.342] Ползучесть происходит только в тех случаях, когда приложенное напряжение (от постоянной нагрузки) больще предела упругости металла при данной температуре. Итак, при деформации нагретого образца протекают два прямо противоположных процесса упрочнение (наклеп), вызванное пластической деформацией, и разупрочнение как результат процессов разупрочнения. Ползучесть развивается в случае преобладания второго процесса. [c.342] В зависимости от температуры скорость деформации при постоянной нагрузке обычно выражается кривой, состоящей из трех участков (рис. 160) ОА — упругая деформация образца в момент приложения нагрузки АВ — участок, соответствующий начальной скорости ползучести (первая стадия) ВС — участок установившейся скорости ползучести (вторая стадия), когда удлинение имеет постоянную скорость. Если напряжения достаточно велики, то за этим участком протекает третья стадия (участок СО), связанная с началом разрушения образца (образование щейки). [c.342] Для углеродистых сталей ползучесть наблюдается при нагреве выше 400° С. Для некоторых цветных металлов с низкой температурой плавления, например олова, ползучесть происходит и прн обычной температуре. [c.343] Так как обычные конструкционные стали имеют высокую прочность до 300° С, то при этих температурах нет надобности в применении высоколегированных сталей. Для работы в интервале температур 350—500° С применяют легированные стали перлитного и ферритного классов (рис. 161). Для более высоких температур используют стали аустенитного класса. При 700—900° С применяют сплавы на основе никеля. При еще более высоких температурах используют сплавы на основе тугоплавких металлов — молибдена, хрома и др. Указанные пределы являются условными и выбор необходимых материалов определяется в каждом случае конкретно. [c.344] Перлитные жаропрочные стали. К этой группе относятся котельные стали и сильхромы. [c.344] Вернуться к основной статье