Жаропрочные сплавы на никелевой при температуре 700—940 °С — Виды

Приведены сведения об установке, система нагрева которой дает возможность проводить термоциклирование по заданной программе. Выполнен анализ результатов исследования деформации и разрушения ряда жаропрочных сплавов на никелевой основе в процессе термоциклирования. Установлена связь между видом нагружения (статическое нагружение, механическая усталость при постоянной температуре п термическая усталость) и особенностями развития деформации и разрушения в металлах. [c.162]

Картина явлений, наблюдаемых при ПСП жаропрочных сплавов на никелевой основе с использованием ниобиевой прослойки, дана нами с известным упрощением. Утверждение, что по достижении температуры, отвечающей солидусу для системы Ni—Nb, в месте сварки появится эвтектика (см. стр. 377), требует детализации и уточнения. Эвтектика, разумеется, образуется не одновременно по всей толщине прослойки. Предел растворимости ниобия в никеле, естественно, достигается сперва близ поверхности свариваемой детали, содержащей никель. Именно здесь, у обеих поверхностей ниобиевой фольги, и образуются первые порции жидкой фазы. Затем уже, по мере диффузии никеля в прослойку и встречной диффузии ниобия в жидкую фазу становится возможным расплавление и внутренних объемов этой прослойки. Схематически этот процесс представлен на рис. 157, I. Нетрудно видеть, что процесс расплавления ниобиевой прослойки может быть заметно ускорен, если подлежащие сварке поверхности деталей из жаропрочного сплава предварительно покрыть тонким слоем никеля (рис. 157, //). Толщину слоя можно подобрать так, чтобы соотношение весов ниобиевой фольги и двух никелевых покрытий отвечало предельной растворимости ниобия в никеле. [c.378]

Жаропрочные сплавы на никелевой и железоникелевой основе, выплавляемые в вакуумных печах для работы при температуре 700—940 °С — Виды поставляемого полуфабриката 330 — Марки 326—327 — Механические свойства 328—329 — Назначение 326 — Химический состав 327 [c.379]

Анализ результатов исследований сопротивления усталости жаропрочных никелевых сплавов в связи с их структурной нестабильностью в диапазоне температур, превышаюш,их 0,6 , л, показал наличие устойчивой корреляционной связи между ограниченными пределами выносливости и средним размером частиц упрочняющей фазы в виде обобщенной зависимости [111 [c.379]

Два вида композиционных материалов, разработанных для использования при высоких температурах жаропрочные эвтектические сплавы, полученные методом направленной кристаллизации, и никелевые сплавы, упрочненные волокнами окиси алюминия, — были рассмотрены в предыдущих главах. Жаропрочные композиции на основе тугоплавких сплавов, упрочненных проволокой, имеют некоторые преимущества перед указанными мате-рилами, что делает их более пригодными для ряда областей применения. Композиционные материалы, упрочненные высокопрочными неметаллическими волокнами, например окисью алюминия или углеродом, потенциально обеспечивают более высокие значения удельной прочности по сравнению с материалами, упрочненными проволокой из тугоплавких сплавов. Однако изготовление таких композиций встречает серьезные трудности. [c.238]

В вакууме 10 —5 10" мм рт. ст. можно паять медь и никель, в вакууме 10 —10 мм рт. ст. —титановые сплавы, высоколегированные стали и никелевые жаропрочные стали. В сплавах, содержащих значительные количества хрома, алюминия и т. п., при пайке в низком и среднем вакууме на изделие наносят тонкий слой флюса. Для этого собранное перед пайкой изделие кипятят в насыщенном растворе флюса (например, № 200) в течение 15— 25 мин. После высушивания при температуре 100—120° С в течение 20—30 мин изделие паяют в вакууме. Флюс может быть также нанесен с помощью кисти в виде тонкого слоя жидкой пасты, уложен в неглубокие специальные пазы и т. п. При высокотемпературной пайке в вакууме значительная часть флюса испаряется. [c.197]

Из рис. 5.7 ВИДНО, что наибольшая разница в значениях долговечности наблюдается для жаропрочных никелевых сплавов (кривые 1 п 4) в области высоких температур (свыше 800° С). Наряду с Ттах на долговечность значительно влияет нагрузка (амплитуда или размах деформаций) н длительность температурного цикла. Поэтому при оценке термостойкости конструкции используют кривые термической усталости, построенные при постоянных значениях максимальной температуры цикла и при изменении нагрузки (амплитуды или размаха деформации). Такие зависимости, обычно выражающиеся в виде прямых в двойной логарифмической системе координат Ае, Л р (рис. 5.8), могут быть построены для различных значений выдержки в в цикле нагрева. [c.164]

Стали высоколегированные и сплавы коррозионностойкие, жаростойкие и жаропрочные обладают особыми свойствами. Согласно ГОСТ 5632—72 к этой группе относятся стали и сплавы на железной, железоникелевой и никелевой основах, предназначенные для работы в коррозионноактивных средах и при высоких температурах. В зависимости от основных свойств эти стали и сплавы подразделяют на группы первая — коррозионностойкие (нержавеющие) стали и сплавы, обладающие стойкостью против различных видов коррозии вторая — жаростойкие (окалиностойкие) стали и сплавы, обладающие стойкостью против химического разрушения поверхности в газовых средах при температуре выше 550° С, работающие в ненагруженном или слабонагруженном состоянии третья — жаропрочные стали и сплавы, способные работать в нагруженном состоянии при высоких температурах в течение определенного времени и обладающие при этом достаточной жаростойкостью. [c.26]

В большинстве конструкционных материалов — сталях, алюминиевых, титановых сплавах, в жаропрочных сплавах на никелевой, хромовой, железной основах при температурах, суихест-венно не превышающих рабочие, при отсутствии значительной статической составляющей нагрузки высокотемпературное усталостное разрушение, как правило, проходит по телу зерен. При повышения температуры и сохранении симметричного цикла нагружения в изломах появляются участки межзеренного разрушения, на которых сохраняется характерный для усталостного-нагружения фрактографический рисунок в виде микрополосок или тонкой складчатости. При увеличении доли статического, нагружения возникающее на ряде участков межзеренное разрушение может проходить без фрактографических признаков, специфичных для усталости. [c.143]

Никелевый жаропрочный сплав In onel Х750 аустенитно-го класса очень широко используют для жаровых труб, экранов, наружных обшивок корпусов и валов сверхпроводящих генераторов мощностью 5 МВт, разработанных компанией Вестннгауз [1,2]. Для оценки поведения безопасно повреждаемой конструкции такого генератора проведены исследования характеристик разрушения и механических свойств указанного сплава при низких температурах в зависимости от технологии изготовления и режимов термообработки. Изучено влияние трех промышленных методов выплавки и горячего изостатического прессования, а также двух видов термообработки закалки и закалки с последующим двухступенчатым старением. [c.298]

В таком виде уравнение (4.7), так же как и уравнения (4.5), (3.7), (3.8), учитывает изменение пластичности и прочности материала, происходящее с увеличением длительности действия циклической нагрузки. Так как время цикла Тц определено без учета времени выдержек, то при этом длительное статическое повреждение, возникающее на площадках А, В, Сцикла по рис. 4.8, должно быть учтено дополнительно. Зависимости прочности Овх и пластичности 113х от времени нагружения устанавливаются экспериментально. Для деформируемых жаропрочных сплавов на никелевой основе удовлетворительное описание длительной пластичности наблюдается при значениях = 10, что означает уменьшение пластичности вдвое за 1000 ч работы. Для литых сплавов необходимо принимать во внимание температуру цикла так, например, для сплава ЖС6У при I = 1000 и 1050° С указанные допущения справедливы, а при i = 800° и i = 900° С уменьшения пластичности с увеличением времени эксплуатации у них не наблюдается [16]. [c.91]

Хотя в последующих главах будут обсуждаться конкретные армирующие материалы для определенных композиционных систем, здесь полезно рассмотреть некоторые общие положения в отношении армирующих материалов. Было установлено, что армирование волокнами дает возможность получить наиболее эффективное упрочнение в системах с металлической матрицей. Этот вид армирования описан в данной гваве. Армирующие волокна рассматриваются с точки зрения их ценности в сочетании с тремя классами конструкционных промышленных металлов низкотемпературными сплавами, такими, как алюминиевые, сплавами для работы при средних (промежуточных) температурах — титановыми и высокотемпературными сплавами, например жаропрочными сплавами на никелевой или ниобиевой основах. Хотя требования к армирующим компонентам изменяются в зависимости от используемого сплава-матрицы, некоторые их свойства являются почти универсальными. [c.36]

Простые силицидные покрытия, получаемые на жаропрочных сталях, никелевых и кобальтовых сплавах методами диффузионного насыщения в порошках, обладают высоким сопротивлением окислению и газовой коррозии в присутствии соединений ванадия. Однако их исключительная хрупкость, низкое сопротивление термоудару и способность соединения N181 образовывать эвтектики с N1281 и N1812 при температуре плавления 965 С делает этот вид покрытий практически непригодным для широкого использования в газотурбостроении. Кремний быстро диффундирует из поверхностных слоев силицидного покрытия в металл при рабочей температуре, что приводит к увеличению скорости ползучести жаропрочных сплавов. [c.347]

Весьма важным при соединении жаропрочных сплавов является удаление окисных пленок и активация поверхностей. Диссоциация, возгонка или растворение окислов сопровождаются или обусловливаются разрывом связей, и сами по себе эти процессы могут давать активные центры. Однако окислы жаропрочных сплавов термодинамически прочные и в вакууме 1,3 10 — 1,3-10" Па не диссоциируют. Остаюш,иеся на соединяемых поверхностях окислы даже в случае их разрушения и дезориентации под действием пластической деформации влияют на работоспособность соединений в условиях длительного нагружения при высоких температурах. Поэтому большинство исследователей отмечают необходимость зачистки свариваемых поверхностей непосредственно перед сваркой. В ряде случаев рекомендуется использовать для удаления окислов вещества, восстанавливающие металл из окислов и дающие газообразные продукты взаимодействия. К таким веществам относятся углерод и его химические соединения типа углеводородов, хлористый и фтористый аммоний и др. Термодинамические расчеты и опыт вакуумной металлургии показывают, что в вакууме активность углерода к кислороду значительно возрастает. Восстанавливая металл, углерод окисляется до окиси углерода, которая легко удаляется. В восстановительном процессе может принимать участие углерод, имеющийся в сплавах, однако жаропрочные сплавы имеют низкое содержание углерода. Поэтому углерод в чистом виде или в виде соединений (стеарин, стирол и др.) может наноситься на поверхности. При этом во избежание повышения концентрации углерода в жаропрочном сплаве требуется точная дозировка углерода. При использовании фтористого аммония последний в процессе нагрева разлагается с образованием азота, водорода и фтористого водорода. Удаление окислов обусловлено образованием летучих фторидов алюминия, кремния, титана и других металлов, а также восстанавливающим действием водорода. Активация соединяемых поверхностей при диффузионной сварке жаропрочных сплавов возможна также путем введения в стык расплавляющихся металлических прослоек, которые после активации поверхности должны выдавливаться из стыка, а частично оставшиеся прослойки должны растворяться в основном металле. В ряде работ при сварке жаропрочных сплавов применяли никелевые прослойки, которые при температуре сварки находятся в твердом состоянии, но улучшают условия формирования соединения. [c.166]

Однако следует иметь в виду, что это относится к обычным жаропрочным сталям и сплавам на железной, никелевой или кобальтовой основе, критический интервал хрупкости которых располагается в области отрицательных температур. Испытания на термоусталость в температурном диапазоне 20ч 1200°С некоторых сплавов на основе хрома, у которых температура хрупкого перехода сотавляла 30—50° С, показали, что все разрушения происходят при нижней температуре цикла, когда пластичность материала невелика. Вместе с тем при верхней температуре цикла эти сплавы имеют высокую пластичность. Для таких материалов деформационный критерий термоусталостной прочности должен учитывать минимальное значение предельной пластичности. [c.126]

Как видим, введение в жаропрочные никелевые сплавы 40 об. % вольфрамовой проволоки снижает прочность материала при температурах до 900° С и существенно повышает ее при температурах выше 1000° С. Следует отметить, что введение вольфрамовой проволоки значительно снижает при температурах до 900° С и пластичность. Так, например, если сплав нимокаст 258 при температуре 500° С имеет удлинение 11,5%, то композиционный материал, упрочненный 40 об. % вольфрамовой проволоки, имеет удлинение 2,4%. [c.102]

Поверхность предельного состояния характеризует прочность материала детали при пропорциональном нагружении, когда число циклов и длительность действия нагрузки возрастают одновременно в одинаковой степени. На диаграмме рис. 4.8 этому процессу соответствует перемеп] ение по лучу ОА . Если в рассматриваемый момент наработка детали характеризуется горизонтальными координатами точки П, то запас по циклической долговечности (для уровня нагрузки в детали А д) определяется отношением отрезков ОА/ОД. Вертикальные и горизонтальные проекции сечений поверхности предельного состояния представляют собой кривые малоцикловой усталости Ае — Ы, Ае — Тц и зависимость долговечности от длительности выдержки в цикле Тц — N. Эти кривые для конструкций энергетического машиностроения рассмотрены в гл. 2 и 3. Зависимости Ае — N как для литых, так и для деформируемых жаропрочных авиационных сплавов на никелевой основе могут быть представлены уравнениями Мэнсона — Коффина АеМ = С. Особенностью этих сплавов является то, что величины т т С при высоких температурах (750—1050° С) не постоянны, а изменяются в широких пределах т — в 1,5— 2 раза, С — до 10—20 раз). Поэтому использование зависимостей типа Ае — в расчетах деталей авиационных двигателей требует экспериментального исследования соответствуюш его материала и определения постоянных т ж С. Однако возможны некоторое обобш ение экспериментальных данных и вывод расчетных зависимостей, пригодных для определения долговечности. Если рассматривать совокупность полученных экспериментальных точек для материалов одного класса и определить средние значения и границу нижних значений области разброса экспериментальных точек, то для долговечностей 10 — 10 соответствующие уравнения этих кривых можно представить в виде [c.88]

Современное машиностроение — обшьрная и многоплановая отрасль промышленности, характерной особенностью которой является огромное разнообразие машин и механизмов, различных по конструкции, видам эксплуатационных нагрузок, рабочим средам, температурным условиям работы и т. д. В соответствии с этим круг металлических материалов, применяемых в машиностроении, весьма широк конструкционные нержавеюш,ие, кислотостойкие, жаропрочные стали, стали для криогенных температур и с особыми физическими свойствами, сплавы на медной, алюминиевой, никелевой и других основах. Однако расширение номенклатуры металлических материалов, узко специализированных применительно к конкретным эксплуатационным условиям, имеет и неблагоприятные последствия снижение степени унификации механизмов по материалам, необходимость разработки различных технологических процессов их производства и соответствующих видов промышленного оборудования, усложнение использования отходов и т. п. В связи с этим, освоение промышленностью новых металлов, сочетающих свойства разных металлических материалов, представляет собой важную народнохозяйственную проблему. [c.3]

Развитие межзеренного разрушения в критическом интервале температур зависит от большого числа факторов и, в том числе, от состояния границ зерен. Так, при наличии на них скоагулированных частиц второй фазы (например, карбидов в сталях) вероятность межзеренного разрушения снижается, так как длина участка межзеренного скольжения будет определяться уже не размером зерен, а расстоянием между частицами и, следовательно, концентрация напряжений будет меньше. Если, однако, эти выделения образуются в дисперсной форме или в виде монолитной сетки, то развитие межзеренных трещин облегчается. Оно также существенно облегчается при наличии на границах включений, ослабляющих сцепление зерен, т. е. при несопряженных кристаллических решетках включения и матрицы. В сталях и сплавах на никелевой основе подобные включения образуют такие вредные примеси, как сера и фосфор, газы, а также свинец, сурьма, висмут и др. В связи с этим введение современных металлургических методов повышения чистоты металла является одним из эффективных способов повышения деформационной способности жаропрочных сталей и сплавов. [c.14]

В условиях длительной работы жаропрочных материалов высокое содержание второй фазы неизбежно вызовет ее коагуляцию и уменьшение прочности сплава. Кроме того, резко снижается длительная пластичность за счет интенсивного развития межзе-ренного разрушения. Исходя из этого для сплавов, предназначенных к длительной работе, принимают обычно материалы с меньшим количеством избыточной фазы. При использовании для этой цели материалов, предназначенных для краткосрочной службы, удается повысить их длительную прочность и пластичность при переходе к ступенчатой термической обработке 150 ], отличающейся от обычной введением после закалки промежуточных режимов старения при температурах на 100—200° С выше рабочей в целях прохождения процессов коагуляции избыточной второй фазы. Применение этого вида старения позволило использовать для длительной работы в энергетических стационарных установках ряд сплавов на никелевой основе, разработанных для авиационных газовых турбин кратковременного действия. Эта операция явилась полезной и для стареющих алюминиевых сплавов в случае их применения при высоких температурах. [c.31]

С введением в сталь таких легирующих элементов, как молибден,.хром, ванадий и других, являющихся основными элементами теплоустойчивых и жаропрочных сталей и повышающих заметно релаксационную стойкость, температура отпуска для снятия напряжений повышается. Для хромомолибденовых сталей она составляет уже 660—680° С, для хромомолибденованадиевых — 700° С, а для высокохромистых — около 720° С. Соответственно стабилизация для снятия сварочных напряжений конструкций из аустенитных сталей типа Х18Н10Т и им подобных должна проводиться при температурах 800—850° С [15], а более жаропрочных сталей и сплавов на никелевой основе — при температуре не ниже 900° С. Очевидно, что нагрев при высокотемпературной термической обработке во всех случаях обеспечивает снятие сварочных напряжений, однако высокие скорости охлаждения, свойственные обычно этому виду термической обработки, могут приводить к появлению нового вида остаточных напряжений, обусловленных неравномерностью охлаждения отдельных участков изделия. Снятие их, там где это необходимо, требует проведения дополнительных операций отпуска или стабилизации. [c.84]

Как известно, для оценки склонности аустенитных сталей и сплавов к образованию околошовных трещин их подвергают испытаниям по методике Ренсслеровского политехнического института (в США) или по методике Института металлургии (в СССР). В 3 гл. IV были высказаны некоторые критические замечания, касающиеся недостатков этой методики в случае использования ее для оценки стойкости против локальных разрушений. Применительно к рассматриваемому здесь вопросу эта методика также не свободна от недостатков. Мы имеем в виду слишком большой разброс данных при определении пластичности образцов при температурах, близких к солидусу, обусловленный несовершенной техникой нагрева образца и контроля температуры. Тем не менее, даже при наличии этих недостатков упомянутая методика позволяет выявить разницу в поведении аустенитных сталей и сплавов различного происхождения. Так, в работах [9, 10] показано, что для жаропрочной стали ЭИ787 обычного производства температурный интервал хрупкости на ветви охлаждения сварочного термического цикла составляет 180° С. Для металла, подвергшегося электрошлаковому переплаву, он значительно уже и составляет всего 25° С. Подобные данные получены и для жаропрочного никелевого сплава ЭИ445Р. Напомним, что, чем уже температурный интервал хрупкости сплава, тем выше его сопротивляемость образованию околошовных трещин. [c.421]

Применение. Около 3/4 всего получаемого молибдена идет на легирование стали, никелевых и других сплавов. Молибден увеличиваёт прокаливаемость и закаливаемость стали, уменьшает склонность к отпускной хрупкости и повышает жаропрочность никелевых, кобальтовых, хромовых, ниобиевых и других сплавов. Нелегированный молибден применяют в электроламповой и радиотехнической промышленности в виде проволоки и прутков. Из него изготавливают листовые аноды и сетки генераторных и усилительных ламп с рабочей температурой до 1700° С, керны катодов магнетронов, пружины катодов и т. п. [c.556]

Четвертая группа. Отпуск — вид термической обработки, заключающийся в низкотемпературном (ниже температуры превращения) нагреве закаленного сплава для получения структурно более устойчивого его состояния. Отпуск—вторичная операция, которая осуществляется всегда после закалки. Обычно отпуск сплавов ведут при температурах 160—500° С. Однако и при этой температуре подвижность атомов достаточно большая и они могут перемещаться, перегруппировываться, образуя более устойчивую структуру сплава. Часто при отпуске из пересыщенного твердого раствора выделяются тончайшие частицы химических соединений. Например, при отпуске в стали выделяется цементит РезС, в дуралюмине — соединение СиАЬ, в жаропрочных никелевых сплавах — Ы1з(А1, Т1) и др. [c.159]

Общие сведс1шя. Никель — металл, имеющий температуру плавления 1453°С и плотность 8,9 г/см и обладающий достаточно высокой стойкостью против коррозии на воздухе, пластичностью и прочностью, а также жаропрочностью и большим омическим сопротивлением. Никель в технике используется в чистом виде и в виде различных сплавов. Технически чистый никель — НО, Н1, НЗ и Н4. Сплавы никеля бывают медно-никелевые, никель-хромовые (нихромы), никель-молибденовые, никель-кобальтовые и др. [c.192]

Примеси серы очень вредны для жаропрочных никелевых сплавов типа нихрома и, особенно, типа нимоник. Образующаяся эвтектика с сульфидом никеля (Ni — NisSs) имеет низкую температуру плавления (625°) и,, располагаясь по границам зерен, сильно снижает прочность сплава при повыщенных температурах. Поэтому лучшие сплавы типа нимоник для получения оптимальных показателей жаропрочности должны содержать возможно меньшие количества серы. Применяются также более сложные составы сплавов на основе никеля и хрома, например х р о м а н (80— 88% Ni, 11—18% Сг, 2—3% Мп и 1—2% Мо), иллиум (66% Ni, 18% Сг, 8—9% Си, 3% W, 2% А1, 1% Мп, 0,2% Ti). Сплавы эти представляют собой сложные, эмпирически подобранные, наиболее рациональные по антикоррозионным и технологическим свойствам составы. Применяются в виде литья, а также проволоки, поковки и листового материала. [c.540]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...