Ползучесть сплавов на основе никеля

Сопротивляемость окислению придают стали элементы, имеющие большее сродство к кислороду, чем железо, такие, как хром, кремний и, в особых случаях, алюминий, а сопротивляемость ползучести — карбидообразующие элементы, такие, как хром, молибден и ванадий. Для изделий, работающих при относительно низкой температуре, наибольшую практическую ценность представляют добавки до 30% Сг, который придает стали очень высокое сопротивление коррозии, однако 12% является предельной добавкой хрома, которая делает ферритную матрицу пригодной для эксплуатации при высокой температуре, так как стали с более высоким содержанием хрома становятся хрупкими при 455° С. Если добавка хрома необходима для повышения стойкости против окисления при высокой температуре, то ее необходимо сочетать с добавкой никеля и, возможно, марганца, которые вместе с углеродом и азотом стабилизируют аустенит. Более высокое содержание хрома увеличивает сопротивление окислению и позволяет еще повысить рабочую температуру, однако в то же время способствует образованию а-фазы, появление которой приводит к хрупкости стали после длительных выдержек при температуре >600° С. Увеличение содержания никеля подавляет образование а-фазы. Когда требуются исключительная стойкость к коррозии и специальные механические свойства, прибегают к использованию сплавов на основе никеля. Так, например, сплав 800 имеет наилучшее сочетание механических свойств, а сплав 50% Сг и 50% Ni обладает наивысшей стойкостью против окисления. [c.176]

Экструдированные прутки из ДКМ имеют более высокие показатели длительной прочности и ползучести при высоких температурах, чем холоднокатаные. ДКМ на основе никеля при температуре свьппе 1000 °С имеют в два-четыре раза более высокую прочность и жаростойкость, чем жаропрочные сплавы на основе никеля и кобальта, [c.804]

В реакторах АЭС используются крупные парогенераторы, с помощью которых осуществляется теплопередача от первого ко второму контуру. Передача тепла осуществляется через стенки тысяч труб парогенераторов. Материал труб должен обладать высокой теплостойкостью и коррозионной стойкостью, особенно со стороны второго контура, где среда более агрессивна. Первоначально для их изготовления применяли хромоникелевые стали типа 18-8 и 18-12. Более высокую надежность имеют холоднотянутые трубы из сплавов на основе никеля. На АЭС США для труб парогенераторов обьино используют инконель 600, содержащий 60,5 % Ni, 23 % Сг, 14,1 % Fe и небольшие количества других элементов. ФРГ отдает предпочтение сплаву инконель 800 (34 % Ni, 21 % Сг, 43 % Fe). Инконель 600 имеет высокие прочностные характеристики и хорошо сопротивляется ползучести до 630-650 °С, однако при более высоких температурах сопротивление ползучести быстро падает. [c.858]

Конструкционные материалы, работающие в условиях высоких температур, должны обладать высокой жаропрочностью и сопротивлением ползучести, а также быть устойчивыми против термической усталости и окисления. Этим требованиям до 850— 950° С отвечают металлические сплавы на основе никеля, кобальта, хрома и железа с добавками молибдена, титана, тантала, ниобия, вольфрама и других элементов. [c.219]

Из жаропрочных и жаростойких материалов изготовляют детали, работающие при высоких температурах. Эти материалы должны иметь высокую жаропрочность, стойкость против ползучести и окисления. Металлические сплавы на основе никеля, титана, тантала, вольфрама и других элементов отвечают этим требованиям при работе до температур 850—900° С. [c.620]

Характеристики ползучести находятся в сильной зависимости от множества микроструктурных параметров. Главными из них являются объемная доля выделений 2г -фазы, размерное несоответствие решеток этих выделений и матрицы, морфология выделений. Зависимость долговечности в условиях ползучести от объемной доли у -фазы (рис. 9.8) обычно имеет приблизительно линейный характер [25]. Более старые суперсплавы на основе никеля и на основе железа содержат 20-30% (ат.) г -фазы и, как правило, сопротивление ползучести у них хуже, чем у литейных сплавов и более новых сплавов на никелевой основе с приблизительно удвоенной объемной долей г -фазы. [c.328]

Порообразование. Повышенная пористость — важный структурный эффект, наблюдаемый после СПД. Первоначально она была обнаружена на медных сплавах, но к настоящему времени выявлена в широком круге материалов [80—82]. Оказалось, что, как и при ползучести, особенно склонны к порообразованию сплавы на основе меди, железа, алюминия, никеля и магния, в которых поры можно обнаружить уже после СПД на относительно небольшие степени деформации (50—100 %). В цинковых сплавах поры обычно наблюдаются только после больших деформаций [83]. В сплавах титана, свинца, циркония образование заметной пористости, как правило, не обнаружено. Кроме того, на развитие пористости оказывает влияние схема деформации — плотность пор после осадки намного меньше, чем после растяжения при идентичных температурно-скоростных условиях испытаний. [c.32]

Припои серебро —- палладий — марганец обладают прекрасными характеристиками ползучести и предназначены для высокотемпературных применений, связанных с использованием сплавов на основе кобальта или никеля, жаростойких сталей, молибдена [c.223]

В присутствии частиц второй фазы кажущаяся энергия активации ползучести намного выше, чем энергия активации ползучести (или самодиффузии) матрицы. Например, энергия активации установившейся ползучести сплава MAR-M 200 и других никелевых суперсплавов больше в два раза, чем у нелегированного никеля и значительно выше, чем у твердых растворов на его основе. Эти несоответствия можно устранить либо учетом температурной зависимости Е [62], либо заменой величины о в уравнении (45) на разность где [c.118]

Жаропрочные и жаростойкие сплавы получают на основе системы никель - хром с легирующими добавками вольфрама, молибдена, титана, алюминия. Они стойки к образованию окалины на поверхности в газовых средах при нагреве свыше 500 °С. Повышенная длительная прочность, высокое сопротивление ползучести и усталости достигаются за счет введения в сплавы [c.464]

Сплав инконель XV 0,05% С 14% Сг 6% Ре 2,5% Т1 0,6% А1 остальное — никель. Этот сплав, как и все сплавы на никелевой основе, должен иметь весьма низкое содержание серы (<0,01%). Термическая обработка сплава закалка с 1150° С (выдержка 2—4 часа), охлаждение в воде, старение при 850° С, 24 часа. Сопротивление ползучести и усталостным разрушениям при высоких температурах показано на фиг. 130, пределы длительной прочности приведены в табл. 40. [c.738]

Другими элементами, действующими как упрочнители твердого раствора в никеле, являются молибден и вольфрам. Кобальт также присутствует во многих никелевых сплавах. Бор и цирконий добавляют в малых контролируемых количествах для повышения длительной прочности, сопротивления ползучести и склонности к горячей деформации. Наблюдавшийся сейчас прогресс в развитии сплавов на никелевой основе связан с вакуумной плавкой. В табл. 41 перечислены номинальные составы типичных никелевых сплавов, использующихся в настоящее время. [c.177]

В работе [51] исследована длительная прочность некоторых композиций сплавов на основе никеля при 1093 и 1204 °С. Типичные кривые длительной прочности при растяжении в атмосфере гелия представлены на рис. 15. В работе [44] исследовано разрушение при ползучести других сплавов на основе никеля (Нимокаст 713С) при 1000 и 1100 °С, результаты также приведены на рис. 15. [c.284]

Среды, содержащие НаС1, ослабляли (по сравнению с воздухом) сопротивление ползучести сплава на основе кобальта и ни-кельхромового сплава, дисперсноупрочненного окисью тория [40]. Поведение типа 1А наблюдалось также при наличии осадков сульфата натрия [14], оксида свинца [41], масляной копоти [42], ванадиевой золы с примесью или без примеси сульфида никеля [43], а также в атмосферах, содержащих 802 [43, 44]. [c.16]

Для всех рассмотренных металлических сплавов на хромоникелькобальто-вой основе сопротивление ползучести круто падает при повышении температуры выше 800—850° С. На фиг. 3 представлены свойства современных теплостойких сплавов на основе никеля, хрома, кобальта и железа. Как следует из фиг. 3, мало оснований предполагать, что можно разработать сплавы на железной, никелевой или кобальтовой основе, которые могли бы обеспечить более высокий уровень сопротивления ползучести при температуре выше 850° С по сравнению с лучшими ныне существующими металлическими сплавами. [c.210]

На рис. 3.46 приведены зависимость условного предела текучести предела длительной прочности за 100 ч и напряжения, соответствующего минимальной скорости ползучести 10 сплавов на основе никеля, дисперсионноупрочненных частицами ThOa при 1093 °С, от степени вытянутости зерен. Последняя определяется как отношение длины зерна в направлении оси напряжения к его ширине. Сплав TD-никель, подвергнутый волочению после литья и отжигу, является поликристаллическим сплавом, состоящим из тонких, вытянутых в одном направлении кристаллов. Из рис. 3.46 следует, что при увеличении степени вытянутости зерен прочность при высокотемпературном растяжении и сопротивление ползучести увеличиваются. Отсюда ясно, что в указанных сплавах интеркристаллитное разрушение, обусловленное зернограничным скольжением и механизмом диффузии, [c.87]

Корпус жидкометаллического реактора, работающего при более высокой температуре, с целью предотвращения ползучести изготавливают целиком из сталей типа 304 и 316. Корпуса современных модификаций реакторов HTGR работают при еще более высоких температурах — до 700 °С и давлениях в активной зоне до 7,25 МПа. Для их изготовления применяют сплавы на основе никеля и кобальта, легированные хромом и молибденом. Сопротивление ползучести специальных сплавов примерно в 2 раза превьппает сопротивление ползучести аустенитных сталей типа 18-8 при температуре 650 °С, причем при более высоких температурах это различие возрастает (рис. 26.9). [c.856]

К таким сплавам относятся, в частности, эвтектика №-МЬаС, эвтектические сплавы на основе никеля и кобальта, упрочненные карбидами и интерметаллическими соединениями, и сплавы более прочные и жаропрочные, чем обычные соединения на основе тех же металлов. В отличие от обычных жаропрочных сплавов они являются анизотропными, и их высокие прочность и сопротивление ползучести достигаются в результате контролируемых условий кристаллизации. Микроморфология таких сплавов пластинчатая или представляет собой волокна (стержни, усы). [c.425]

Развитие жаропрочных никелевых сплавов началось с небольших добавок титана и алюминия к обычному нихрому. Оказалось, что добавление менее 2% титана и алюминия без термической обработки заметно повышает показатели ползучести нихрома при температурах около 700 С. Сплав, содержащий 2,5% титана, 1,5% алюминия, 20% хрома, на основе никеля получил название нимоник-80 и стал первым в больщом ряду последующих модификаций жаропрочных сплавов. Аналог этого сплава — сплав ХН77ТЮ (ЭИ 437). Кроме никеля он содержит 19—22% Сг 2,3—2,7% Т1 0,55—0,95% А1. Широкое применение находит также сплав ХН77ТЮР, дополнительно легированный бором (не более 0,01%). После закалки при 1080—1120°С этот сплав имеет структуру пересыщенного у-раствора с ГЦК-решеткой, небольшую прочность и высокую пластичность, допускающую глубокую штамповку, гибку и профилирование. После закалки и старения при 700 °С сплав приобретает высокую жаропрочность и следующие механические свойства ст, = 1000 МПа, Оо,2 = 600 МПа, б = 25%, у = 28% (рис. 8.8). [c.206]

Легкоплавкие примеси (РЬ, d, Bi, Sb и др), обладающие очень малой растворимостью в жаропрочных спла вах, оказывают резко отрицательное влияние на их жаро прочность (рис 181) даже при небольшом содержании этих элементов Эти примеси концентрируются по границам зе рен, образуют легкоплавкие соединения или эвтектики и способствуют межзеренному разрушению при ползучести Отметим, что вредное влияние этих примесей в сплавах на никелевой основе проявляется при значительно меньшей их концентрации, чем в сплавах на основе железа, причем в последних отрицательное влияние примесей усиливается по мере повышения содержания никеля в сплаве Введение в сплавы малых количеств щелочноземельных (Mg, Са, Ва) и редкоземельных элементов (La, Се), а также циркония и бора оказывает положительное влияние на их жаропроч ность по следующим основным причинам (М В Придан цев) эти элементы очень незначительно растворяются в [c.301]

Данные различных авторов по влиянию ВМТО на жаропрочные свойства аустенитных сталей, никеля и сплавов на его основе обобщены в табл. 5. Применявшиеся режимы ВМТО позволили увеличить на 15—20% предел длительной прочности сталей и сплавов на базе 100 час. Оюо и продлить срок их службы в 3—8 раз, у образцов из сплава нимоник долговечность была увеличена в 15 раз [73]. Значительно больший эффект упрочнения получен на технически чистом никеле, долговечность которого после ВМТО возросла примерно в 20 раз, а на малых базах испытания — в 100 раз при этом скорость ползучести уменьшается на три порядка [85, 72, 73]. [c.45]

Кроме уже упомянутого суперсплава, поведение II типа наблюдалось также для низкоуглеродистых сталей [48], мягких сталей [52], нержавеющих сталей [45, 53—56], сплава Инколой-800 [35], а также для никеля и других сплавов на его основе [23—27, 57 58]. В названных работах было установлено, что переход от I типа поведения ко II может быть обусловлен температурой и величиной напряжения [23—27, 53] (рис. 6). В случае никельхромовых сплавов при низких температурах (например, <700 °С) и высоких нагрузках картина ползучести и разрушения в вакууме соответствовала типу II, а при более высоких температурах и меньших напряжениях поведение материалов относилось к I типу [23—27] В работе [59] наблюдалось упрочняющее воздействие пара по [c.17]

Диффузионный критерий жаропрочности оказывается недостаточным, если сравнивать никель, кобальт и у-железо. Эти металлы имеют примерно одинаковые энергии активации самодиффузии 268, 280 и 2 ЭЗ кдж1г-атом (64, 67 и 70 ккал1г-атом) соответственно. Однако сопротивление ползучести и длительная прочность при одинаковой температуре и напряжении у никеля и кобальта и сплавов на их основе больше, чем у сплавов железа. Исходя из диффузионного критерия [363] никелевые сплавы можно эксплуатировать при температурах до 800° С, в то время как литые никелевые сплавы со значительным количеством уп-рочняюш,их фаз могут применяться при 1000° С и более высоких температурах. [c.389]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...