Жаропрочные металлы и их свойства

Глава 2. Жаропрочные металлы и их свойства [c.30]

В послевоенные годы область применения стали и вообще сплавов на основе железа суживается, они становятся преимущественно конструкционным материалом, качество которого определяется в основном прочностью. Требования к жаропрочности, окалиностойкости и физическим свойствам материалов послевоенной техники настолько повышаются, что во многих случаях для их обеспечения потребовались сплавы на других основах — никеля, кобальта, тугоплавких металлов и пр. Однако ограничение требований к качеству стали показателями прочности не означает их упрощения. Усложнение условий работы объектов современного машиностроения и повышение их ответственности исключают возможность однозначно характеризовать сталь пределом прочности, как это делалось многие годы. Требование прочности ныне входит в критерий качества материала наряду с новым для материаловедения требованием надежности. [c.192]

С развитием техники к материалам предъявляют все более возрас- тающие требования в отношении их прочности и жаропрочности, жаростойкости, коррозионной стойкости и других свойств. Удовлетворение этих требований определяет саму возможность создания производственных процессов, аппаратов, машин и устройств с высокими рабочими параметрами и прежде всего температурой. Сохранение требуемых свойств при повышенных температурах, часто вблизи температуры плавления металла-основы, и является характерной отличительной чертой материалов, называемых высокотемпературными. Ракетная техника и космонавтика, ядерная энергетика и химическое машиностроение, авиа- и автомобилестроение, как и десятки других отраслей техники, не могут развиваться на базе только суш ествующих в настоящее время материалов, среди которых первое место пока прочно удерживают металлы и их сплавы. Однако хорошо отработанные приемы получения новых металлических материалов методами классической металлургии уже не приводят к заметным успехам в области разработки высокотемпературных материалов. [c.150]

В современном машиностроении наряду с обычной малоуглеродистой сталью широко применяют металлы и сплавы, обладающие высокими механическими или специальными физическими свойствами, такими, как жаропрочность, коррозионная стойкость и т. д. Несмотря па высокие эксплуатационные свойства этих материалов, сварка их в большинстве случаев связана с определенными трудностями. К таким металлам и сплавам относятся углеродистые и легированные стали (конструкционные и теплостойкие), высоколегированные стали (нержавеющие и жаропрочные), чугун, медь, алюминий, магний, активные металлы и их сплавы. [c.421]

Общие сведения об электродах. Покрытые электроды служат для ручной сварки сталей, цветных металлов и их сплавов, чугуна. По объему применения ручная сварка в сварочном производстве стоит на первом месте. Поэтому по объему выпуска покрытые электроды занимают в стране ведущее место. Покрытые электроды представляют собой металлические стержни, на поверхность которых опрессовкой под давлением или просто погружением в раствор наносится покрытие. В настоящее время для нанесения покрытия в основном используется первый способ. В зависимости от материала, из которого изготовлено свариваемое изделие, его назначения к электродам предъявляются определенные требования, которые можно разделить на общие и специальные. Все электроды должны обеспечивать минимальную токсичность при сварке и изготовлении, устойчивое горение дуги, равномерное расплавление электродного стержня и покрытия, хорошее формирование шва, получение металла шва требуемого химического состава и свойств, высокую производительность при небольших потерях электродного металла на угар и разбрызгивание, сохранение технологических и физико-химических свойств в течение определенного времени, получение металла шва, свободного от дефектов, достаточную прочность покрытия, легкую отделимость шлаковой корки от поверхности шва. К специальным требованиям относится получение металла шва с определенными свойствами — окалиностойкость, жаропрочность, коррозионная стойкость, износостойкость, повышенная прочность получение швов с заданной формой — глубокий провар, вогнутая поверхность шва возможность сварки определенным способом — опиранием вертикальных швов сверху вниз, во всех пространственных положениях. [c.51]

Металловедение в связи с непрерывным ростом уровня современной техники, усложнением и расширением требований, предъявляемых к свойствам и качеству металлических сплавов, продолжает успешно развиваться и в настоящее время. За последние годы были созданы новые виды термической и химикотермической обработки стали, разработаны основы легирования стали, созданы высокопрочные, коррозионностойкие, жаропрочные стали и сплавы, а также сплавы на основе алюминия, титана и других металлов. В связи с развитием электровакуумной техники, полупроводниковой электроники, производства атомной энергии все более широкое применение получают в технике редкие металлы и их сплавы. [c.8]

Сварка молибдена, тантала и вольфрама. В последнее время в промышленности находят применение в качестве конструкционного материала для деталей, работающих при высоких температурах, тугоплавкие металлы — молибден (температура плавления 2620°С), тантал (температура плавления 2850°), вольфрам (температура плавления 3400°) и некоторые их сплавы. Важнейшими эксплуатационными свойствами указанных металлов и их сплавов является их тугоплавкость и жаропрочность. [c.592]

Развитие техники уже в начале XX столетия потребовало твердых, жаростойких, жаропрочных, противокоррозионных и кислотоупорных металлов и сплавов со свойствами, превосходящими известные для обычных углеродистых сталей, тяжелых цветных металлов и их сплавов. [c.319]

Низкая обрабатываемость жаропрочных металлов определяется их физико-химическими свойствами. В этих условиях весьма важно раскрыть причины, влияющие на обрабатываемость этих металлов, и изыскать способы и средства увеличения производитель- ности их обработки на металлорежущих станках. [c.3]

Стали, сохраняющие при охлаждении на спокойном воздухе структуру аустенита, относятся к аустенитному классу. Эти стали обладают многими ценными свойствами высокой коррозионной стойкостью (нержавеющие и кислотоупорные стали), значительной прочностью при высоких температурах и малой скоростью ползучести (жаропрочностью) и, наконец, жаростойкостью, т. е. малой склонностью к окислению (образованию окалины) при значительном нагреве. Металлы и их сплавы при высоких температурах обладают свойством непрерывно деформироваться (ползти) при [c.63]

В книге излагается общая теория сплавов, рассматриваются свойства и структуры углеродистых и легированных сталей, чугунов, жаропрочных, прецизионных и других сплавов, цветных металлов и их сплавов, а также теория и практика термической обработки металлов. [c.2]

Перечисленные выше области применения тугоплавких металлов относятся к еще очень молодым отраслям техники, и изучение жаропрочных свойств тугоплавких металлов и их сплавов также находится еще в начальной стадии. В ближайшем будущем надо ожидать здесь значительных достижений. [c.347]

Внимание конструкторов я металлургов все больше привлекают так называемые редкие тугоплавкие металлы титан, цирконий, тантал, молибден, ниобий, а также сплавы на их основе. Эти металлы и сплавы обладают весьма ценными свойствами и в некоторых случаях значительно превосходят по кор розионной стойкости, жаропрочности, механическим и физическим свойствам сплавы на основе железа. [c.8]

Хотя чистые тугоплавкие металлы и обладают, по сравнению с други.ми, более высокой жаропрочностью, их дальнейшее легирование повышает жаропрочные свойства. Поэтому на практике применяют не чистые тугоплавкие металлы (молибден, вольфрам, тантал, ниобий), а сплавы на их основе. [c.522]

Химико - термическая обработка металлических деталей применяется с целью улучшить физико- химические и механические свойства деталей — повысить их жаропрочность, износоустойчивость и т. д. путем изменения химического состава поверхностного слоя металла, который искусственно насыщается азотом (процесс носит название азотирования), алюминием (алитирование), углеродом и азотом одновременно с последующей закалкой (цианирование) и некоторыми другими элементами. Сюда же иногда относят широко распространенный процесс термической обработки — насыщение низкоуглеродистой стали углеродом с последующей закалкой (цементация). [c.27]

Наплавка — это нанесение с помощью сварки слоя металла на поверхность изделия. Наплавочные работы выполняют для восстановления размеров изношенных деталей (ремонтная наплавка, восстановительная наплавка) и при изготовлении новых изделий наплавкой на их поверхность слоев металла с особыми свойствами, например с повышенной коррозионной стойкостью, износостойкостью, жаростойкостью, жаропрочностью. [c.5]

Кратковременные испытания не характеризуют в полной мере свойство металлов и сплавов при высоких температурах, а дают лишь приближенные представления о их жаропрочности. На основании кратковременных испытаний на растяжение можно получить лишь представление о способности исследуемого материала к горячей обработке давлением (ковке, штамповке, прокатке), а также о поведении материала деталей в начальный период их работы, например, в реактивном двигателе при старте самолета или космического корабля. [c.105]

Курс материаловедения является одним из основных в общеинженерной подготовке инженера-механика. Современная промышленность требует создания новых материалов, обладающих специальными свойствами износостойкостью, жаропрочностью, коррозионной стойкостью, высокой удельной прочностью и др. При проектировании, изготовлении и ремонте металлоконструкций, трубопроводов, резервуаров, установок по переработке нефти и газа необходимо не только знание использованных материалов, но и методов их обработки для достижения заданных эксплуатационных свойств. Применение термической и химикотермической обработки позволяет в очень широком диапазоне изменять прочность, твердость, пластичность металлов и сплавов. Знание их фазовых и структурных превращений, связанных с нагревом и охлаждением, позволяет правильно выбирать способы и режимы обработки, прогнозировать их свойства. [c.3]

I 500—3 000° С. Это значительно выше того, что могут выдержать металлы, но стенки камеры, в которой происходит горение, можно охлаждать, к в этом случае такие температуры становятся приемлемыми. Однако конечная температура продуктов горения при расширении их в газовых турбинах до атмосферного давления оказывается еще значительно выше температуры окружающей среды, что неблагоприятно для термического к. п. д. цикла. Обратное наблюдается у другого рабочего тела — водяного пара. Он получается в перегревателе парогенератора путем подвода тепла от горячих газов через металлическую стенку труб перегревателя, и его температура всецело определяется жаропрочностью металла, которая не позволяет получать пар с температурами более 600—650° С, да и то при использовании весьма дорогих высоколегированных сталей. С другой стороны, как это было показано при анализе циклов паросиловых установок, конечная температура водяного пара при расширении его до принятых давлений в конденсаторе ненамного отличается от температуры окружающей среды, что благоприятно для экономичности цикла. Рассмотренные свойства того и другого рабочего тела привели к мысли о создании бинарного цикла, т. е. такого цикла, в котором участвовали бы два рабочих тела, каждое из которых вносило бы в цикл свое благоприятное для термического к. п. д. СВОЙСТВО. Такой бинарный цикл получил название парогазового цикла. В нем в высокотемпературной части рабочим телом служат продукты горения топлив, а в низко- [c.193]

Композиционные материалы представляют сочетание металлической основы (матрицы) и упрочняющего наполнителя — высокопрочных волокон (бора, вольфрама, молибдена и др.), пропитанных расплавленными металлами (кобальтом, алю.минием и т. д.). Варьируя компоненты и их объемное сочетание, получают материалы с высокими механическими характеристиками, жаропрочностью и другими свойствами. Композиционные армированные материалы по прочности и износостойкости значительно превосходят стали и высококачественные сплавы. [c.40]

Свойства чистых тугоплавких и легирующих металлов (и кремния) приведены в табл. 41, свойства их карбидов, боридов, нитридов и силицидов — в табл. 42. Следует отметить, что тугоплавкие металлы, как правило, не обладают достаточной окалино-стойкостью и жаропрочностью и поэтому их используют в виде сплавов с различными легирующими добавками (см, стр. 28). [c.97]

Большое внимание уделяется новым и специальным жаропрочным, инструментальным, коррозионностойким, высокопрочным сталям (их составу, свойствам и применению), конструкционным титановым и алюминиевым сплавам, легированным бронзам, тугоплавким металлам и сплавам, стеклу и стеклокерамике. [c.2]

Постоянное увеличение скоростных характеристик машин и оборудования, повышение надежности и долговечности их требует все более широкого применения в машиностроении новых высокопрочных материалов с повышенными физико-механическими свойствами (жаропрочных, твердых и коррозионноустойчивых металлов и сплавов). В качестве легирующих элементов для конструкционных сталей, помимо хрома и никеля, во все большей степени применяются труднообрабатываемые металлы — молибден, ванадий и т. д. [c.115]

Твердые и жидкие металлы и жаропрочные конструкционные материалы (окислы, карбиды, силициды, пористые графиты и т. п.) обладают высокой теплопроводностью, поэтому для исследования их теплофизических свойств требуются индивидуальные методы. Трудности при экспериментальных исследованиях связаны с обеспечением необходимой точности измерений при высоких температурах. [c.318]

Введение С в хромомарганцевые и хромомарганцевоникелевые стали благоприятно сказывается на их прочностных свойствах и формировании аустенитной структуры. Легирование этих сталей карбидообразующими элементами (V, W, Nb) повышает жаропрочность металла. [c.35]

Общим недостатком тугоплавких металлов является низкая жаростойкость, исключающая возможность использования их в качестве жаропрочных материалов без специальных защитных покрытий. Успешно в качестве жаропрочных материалов тугоплавкие металлы могут работать в вакууме и в атмосфере инертных газов. При легировании тугоплавких металлов жаропрочность ниобия и тантала повышается, а технологические свойства молибдена и вольфрама улучшаются. [c.439]

Цирконий, гафний, ниобий и тантал принадлежат к числу редких металлов, которые в силу их исключительных свойств широко применяются в атомной энергетике, радиоэлектронике, в производстве жаропрочных сплавов и соединений и в ряде других отраслей техники. Некоторые основные свойства этих металлов приведены в табл. 12. [c.176]

Сварка коррозионно-стойких, жаропрочных сталей и сплавов. Стали и сплавы этого класса обладают хорошей свариваемостью. Однако теплофизические свойства и склонность к образованию в шве и околошовной зоне горячих трещин определяют некоторые особенности их сварки. Характерные для большинства сталей и сплавов низкая теплопроводность и высокий коэффициент линейного расширения обусловливают при прочих равных условиях (способе сварки, геометрии кромок и др.) расширение зоны проплавления и областей, нагретых до различных температур, и увеличение суммарной пластической деформации металла шва и околошовной зоны. Это увеличивает коробление конструкций. Поэтому следует применять способы и режимы сварки, характеризующиеся максимальной концентрацией тепловой энергии. Оценка возможностей дуговых способов сварки по толщине детали дана в табл. I. [c.28]

Литейные сплавы. Механические свойства литого магния следующие Ста = 115 МПа, 8 = 8%, 30 НВ (кгс/мм ). В литых магниевых сплавах повышения механических свойств добиваются измельчением зерна посредством перегрева расплава или его модифицирования добавками мела или магнезита. При этом в расплаве образуются твердые частицы, становящиеся центрами кристаллизации. Для предотвращения возгорания магниевых сплавов их плавку ведут в железных тиглях под слоем флюса, а разливку — в парах сернистого газа, образующегося при введении серы в струю металла. При литье в песчаные формы в смесь вводят специальные добавки (например, фториды алюминия) для уменьшения окисления магния. Среди литейных магниевых сплавов широкое применение нашли сплавы МЛ5 и МЛ6, отличающиеся повышенными литейными и механическими свойствами (табл. 8.2). Они могут упрочняться как гомогенизацией и закалкой на воздухе (Т4), так и добавочным старением (Тб). Аналогично (по режиму Тб) упрочняются коррозионностойкий сплав МЛ 12 и жаропрочный МЛ 10 (с рабочей температурой до 300 °С). [c.178]

Жаропрочные стали и сплавы обладают высокими механическими свойствами при повышенных температурах и способностью сохранять их в данных условиях в течение длительного времени. Для придания этих свойств сталям и сплавам их обычно легируют элементами-упрочни-телями молибденом и вольфрамом (до 7 % каждого). Важной легирующей присадкой, вводимой в некоторые стали и сплавы, является бор. В ряде случаев к этим металлам предъявляется требование и высокой жаростойкости. [c.346]

Под технологичностью литых деталей подразумевают такое их конструктивное оформление, которое, не снижая основных требований к конструкции, способствует получению заданных физико-механических и эксплуатационных свойств, размерной точнскти и чистоты (шероховатости) поверхности отливок при минимальной трудоемкости изготовления их и рациональном использовании дефицитных основных материалов (огнеупорных, жаропрочных металлов и др.). [c.113]

Предварительные замечания. В предыдущих параграфах главы обсуж-дспы многие общие особенности структуры и свойств металлов и сплавов. У отдельных металлов или сплавов имеется ряд специфических свойств, знать которые необходимо инженеру, занимающемуся проблемой надежности, при проектировании тех или иных конструкций, В настоящем параграфе остановимся па некоторых особенностях наиболее важных для техники металлов и сплавов. К их числу относятся железоуглеродистые сплавы (стали, чугуны), алюминиевые, магниевые, сверхлегкие, медные, никелевые сплавы, титан и его сплавы, цирконий и его сплавы, бериллий, тугоплавкие металлы и их жаропрочные сплавы. Некоторые механические и упругие характеристики семи чистых металлов приведены в табл. 4.11. [c.318]

Большая часть имеющихся твердых сплавов предназначена для обработки резанием нескольких тысяч видов материалов, в том числе разнообразных по свойствам чугунов, термически обработанных и не подвергавшихся упрочняющей обработке легированных, высоколегированных, нержавеющих, жаропрочных и специальных сталей и сплавов цветных металлов и их сплавов (латуней, бронз, сплавов на основе алюминия, магния, титана), неметаллических (графитированных и угольных электродов, отделочных камней, пластмасс, фарфора, древесины и т.п.) и композиционных (например, алюминий +лластмасса, стеклопластик + металл и др.) материалов. [c.81]

Металловедению ванадия, ниобия, молибдена, вольфрама, хрома и их сплавов посвяш ены обстоятельные монографии советских ученых [1—4 и др.]. Физико-химические принципы разработки жаропрочных сплавов в связи с диаграммами состояния, основанные на учении академика Н. С. Курнакова, развиты в обобш,ающих трудах [5—8]. Структура и свойства тугоплавких металлов и их сплавов детально рассмотрены в монографиях [9—12]. Систематически изложены также теория и практика дисперсионного упрочнения сплавов железа, никеля и кобальта [13—16], Однако дисперсионное упрочнение тугоплавких металлов, представляюш.ее наиболее важный метод повышения жаропрочности их сплавов, пока еш,е не получило адекватного освещения. Исследования дисперсионного упрочнения тугоплавких мета.рлов карбидами, нитридами, оксидами, боридами переходных металлв, опубликованные в периодической литературе, были детально проанализированы с позиций физичеС кого металловедения [11], однако необходима систематизация и дальнейшее обобщение имеющихся данных в аспекте электронного строения и физико-химического анализа сплавов. В монографии сделана попытка восполнить этот пробел. [c.3]

Общие сведения. С развитием новых отраслей техники тугоплавкие металлы и их сплавы благодаря высоким жаропрочности, коррозионной стойкости в ряде агрессивных сред и другим свойствам находят все более широкое применение. К тугоплавким металлам, использующимся для изготовления сварных конструкций, относятся металлы IV, V и VI групп периодической системы Менделеева ниобий, тантал, цирконий, ванадий, титан, молибден, вольфрам и др. Эти металлы и сплавы на их основе обладают рядом общих физико-химических и технологических свойств, основными из которых являются высокие температура плавления, химическая активность в жидком и твердом состоянии при повышенных температурах поотношению к атмосферным газам, чувствительность к термическому воздействию, склонность к охрупчиванию, к интенсивному росту зерна при нагреве выше температуры рекристаллизации. Пластичность сварных соединений тугоплавких металлов, как и самих металлов, в большей мере зависит от содержания примесей внедрения. Растворимость азота, углерода и водорода в тугоплавких металлах показана на рис. 1. Содержание примесей внедрения влияет на технологические свойства тугоплавких металлов и особенно на их свариваемость. Взаимодействие тугоплавких металлов с газами и образование окислов, гидридов и нитридов вызывают резкое охрупчивание металла. Главной задачей металлургии сварки химически активных тугоплавких металлов является обеспечение совершенной защиты металла и минимального содержания в нем вредных примесей. Применение диффузионной сварки в вакууме для соединения тугоплавких металлов и их сплавов является весьма перспективным, так как позволяет использовать наиболее совершенную защиту металла от газов и регулировать термодеформационный цикл сварки в благоприятных для металла пределах. [c.150]

Для некоторых металлов (например алюминия, титана, монокристаллов молибдена и вольфрама) в процессе возврата и поли-гопизации происходит заметное понижение прочности и повышение пластичности. Однако их жаропрочные свойства при этом повышаются. У меди, никеля и их сплавов на определенной стадии поли-гонизации твердость, пределы текучести, упругости и выносливости, а также пластичность повышаются. Одновременно сиижаючся неупругие эффекты. Упрочнение происходит в результате закрепления подвижных дислокаций атомами примесей в дислокационных стенках, возникающих при полигонизации, ( ,е([)ормировациого металла. [c.54]

Акад. А. А. Бочвар работает в области металловедения цветных металлов и сплавов. Ему принадлежит большое число разнообразных и глубоких по содержанию работ, к числу которых относятся исследования механизма и кинетики кристаллизации сплавов эвтектического типа, кристаллизации сплавов под давлением, литейных свойств сплавов, зависимости жаропрочности алюминиевых сплавов от их состава и строения и др. Особого вни-Д1ания заслуживают учебники А. А. Бочвара Металловедение и Основы термической обработки сплавов , выдержавшие несколько изданий и пользующиеся широкой известностью во всех высших технических учебных заведениях Советского Союза. [c.189]

В соответствии с изменением механических свойств меняются и жаропрочные свойства сварных соединений, оцениваемые по результатам их испытания на длительную прочность. При высокой исходной прочности заготовок и низком отпуске после сварки при 700° С — 5 ч кривые длительной прочности сварных соединений идут выше соответствующих кривых высокоотпущенного состояния (рис. 112, б). По уровню прочности сварные соединения низкоотпущенных вариантов на 10—15% ниже прочности основного металла, обработанного по тому же термическому режиму. При длительности до разрушения в пределах 10 ч изломы проходят пластично при удовлетворительной величине относительного сужения. В то же время, когда длительность испытания составляет уже несколько тысяч часов, пластичность образцов резко снижается и их разрушение становится хрупким. Поэтому обработка стали и сварного соединения на высокую прочность может рекомендоваться лишь применительно к установкам кратковременного действия со сроком работы до нескольких тысяч часов. В этом случае, несмотря на имеющееся разупрочнение сварного соединения, абсолютное значение его прочности будет достаточно высоким при сохранении удовлетворительной пластичности. [c.207]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...