Углерод, влияние на свойства материалов

Углерод, влияние на свойства материалов 58 [c.487]

Для низкотемпературных тепловых труб проблема удаления газов не столь серьезна, однако для многих низкотемпературных теплоносителей содержание определенных газов нежелательно из соображений интенсификации коррозионных процессов и др. Дегазация металлов осуществляется посредством нагрева в вакууме до температур, близких к рабочим или выше их, но, как правило, не ниже 400° С. В литературе [6—9] рассматриваются различные источники газовых загрязнений конструкционных материалов и влияние газов на свойства материалов. Взаимодействие газов с металлами может носить разнообразный характер. Например, для водорода [13] характерны поверхностная физическая адсорбция, активированная абсорбция и хемосорбция, диффузия, растворение л химическое взаимодействие с образованием химических соединений. Водород — самый подвижный из всех газов, количество его в металле может меняться при каждой технологической операции, которой он подвергается. Основными видами газовых загрязнений таких материалов, как нержавеющая сталь и никель, являются водород, азот, кислород, окислы углерода. Анализ удаляемых газов проводится масс-спектрометром. Температурный режим обезгаживания подбирают исходя из допустимых для материала температур. Опыты показывают, например, что при температуре выше 600° С наблюдается диффузионное сваривание никеля, что не всегда желательно, так как при этом никелевая сетка теряет эластичность. Время и степень удаления газов сильно зависят от уровня температур и глубины вакуума. В каждом конкретном случае о степени дегазации конструкционных материалов можно судить по глубине вакуума, измеренного в тепловой трубе в стационарных условиях. Время удаления таких газов, как водород, окиси углерода и азота с поверхности нержавеющей стали и никеля в вакууме 0,133 На при температуре 450—500° С, например, не превышает 40 мин. Следует отметить трудности обезгаживания алюминия, так как он обычно содержит большое количество газов, а также может содержать водяные пары. [c.62]

Влияние исходной матрицы на формирование свойств композиционного материала. Свойства углерод-углерод-ных материалов во многом определяются типом и способом получения матрицы. Для получения материалов с высокими характеристиками при сдвиге наиболее предпочтителен метод газофазного осаждения углерода (см. табл. 6.6 и 6.8). Несмотря на то, что исследованию влияния матрицы на формирование свойств углерод-угле-родных материалов посвящено немного работ, выводы их идентичны. С точки зрения получения повышенных значений прочностных и сдвиговых свойств предпочтение отдается матрицам, изготовленным методом газофазного осаждения. Такая матрица обеспечивает прочную связь с волокнами, что положительно отражается на свойствах композиционных материалов [109] (табл. 6.10). [c.178]

Наконец, следует отметить, что на хрупкость материала могут очень сильно влиять так называемые остаточные напряжения, которые могут получиться в материале при закалке, при холодной прокатке или при недостаточной температуре горячей прокатки, когда материал получает наклеп. Опытами на растяжение такие напряжения, как правило, не могут быть выявлены. Остаточные напряжения обычно связаны с возникновением объемного напряженного состояния в материале в связи с этим возможно хрупкое разрушение. Такие случаи встречались при изготовлении мощных двутавровых балок со сравнительно тонкими полками. В нашей практике был случай хрупкого разрушения двутавровой балки № 50 при сбрасывании ее на землю в морозный день. Результаты статических испытаний, химического и металлографического анализа показали, что материал как будто вполне доброкачественный. Лишь ударные испытания при различных температурах обнаружили резкую хладноломкость для образцов, вырезанных у края полки двутавра,— в наиболее наклепанном месте. Что касается влияния на хрупкость химического состава сталей, то ударная вязкость понижается, как это видно из таблицы 21, с увеличением количества углерода, т. е. с повышением предела прочности и уменьшением пластических свойств стали. Весьма неблагоприятно отражается на сопротивлении удару, особенно при низких температурах, наличие фосфора. Поэтому на практике при изготовлении материала для деталей, работающих на удар, всячески ограничивают примесь этого элемента. [c.533]

Химический состав металла шва оказывает большое влияние на коррозионную стойкость сварных соединений. Коррозионно-стойкие стали, даже не подвергнутые специальным видам улучшения — вакуумному, электрошлаковому, плазменно-дуговому и электронно-дуговому переплавам — отличаются высокой чистотой по вредным примесям и хорошо раскислены. В связи с этим одной из важнейших задач является получение сварных швов, приближающихся по составу и свойствам к свариваемому металлу. С этой целью принимают специальные меры по ограничению насыщения сварочной ванны кислородом, серой, фосфором, углеродом, азотом из сварочных материалов и атмосферы. Все это тем более важно, что литой металл шва, как правило, по пластичности, вязкости уступает основному металлу, прошедшему улучшение при металлургическом переделе. Одним из путей повышения качества швов является дополнительное легирование, которое может осуществляться как с помощью присадочного материала, так и с помощью защитных шлаков. [c.51]

Листы, плакированные слоем коррозионно-стойкой стали, все чаще используют вместо толстых коррозионно-стойких листов, производство которых связано с проблемами гомогенности стали с точки зрения структуры и химической однородности материала. В толстых листах труднее удержать углерод в твердом растворе из-за сниженной скорости охлаждения. Плакированный лист, наоборот, сочетает преимущества коррозионно-стойкой стали с прочностью и вязкостью основной конструкционной стали. Плакирование прокаткой или взрывом позволило соединять материалы с различными свойствами, обеспечивая хорошее взаимное сцепление отдельных слоев материалов. Толщина плакированных листов 8—40 мм. Повая прогрессивная технология сварки давлением путем прокатки пакета катаных заготовок и горячей прокатки симметрично сложенной заготовки позволяет получать два односторонне плакированных листа, причем плакированные слои отделены друг от друга изолирующим слоем. Эта технология оказала благоприятное влияние — не только качественное, но и размерное — на сортамент. Плакирующими металлами являются коррозионно-стойкие стали, медь, латунь, монель, титан и т. д. В последнее время применяют также футеровку аппаратов, резервуаров и т. д. различными материалами. Речь идет о так называемом машиностроительном плакировании, когда в емкость помещают вставку в виде листа из коррозионно-стойкой стали. [c.82]

Влияние термической обработки и состояния поверхности на коррозию. Химическая стойкость железохромистых сплавов зависит также от термической обработки и состояния поверхности. Практическое применение как химически стойкие материалы получили стали трех групп, содержащие 13, 17 и 27% Сг и отличающиеся как по структуре, так и по своим свойствам. Стали, содержащие 12—13% Сг, находят широкое применение в турбостроении для изготовления различных деталей, арматуры и других изделий, не подвергающихся действию относительно высокоагрессивных сред. Стали этого типа, содержащие углерод в пределах 0,1—0,4%, применяются преимущественно в термически обработанном, закаленном и отпущенном состояниях. [c.116]

О влиянии структуры армирования на формирование упругих свойств углерод-углеродных материалов можно судить по данным, полученным при исследовании двух видов структур ортогонально-армированной в трех направлениях и с переменной укладкой по толщине их структурные параметры приведены в табл. 9.19. Всего исследовано четыре типа материалов 0—4). Причем материал типа 1 имел два варианта (А и Б) одинаковой структуры, различие состояло только в характере распределения волокон по направлениям армирования. Материал типа 2 имел ортогональное расположение волокон по трем направлениям и одинаковое их объемное содержание, но его изготовление проходило без повторной графитизации. Структура армирования материала типа 4 отличалась от первых трех тем, что угол укладки волокон в плоскости ху изменялся по толщине, т. е. каждый последующий слой по отношению к [c.293]

В книге дано описание зависимости структуры и свойств углеграфитовых материалов от их состава. Рассмотрены условия формирования материалов на основе нефтяного, пекового и сланцевого коксов. антрацита, натурального графита, сажи. Описаны процессы получения, структура и свойства новых видов материалов из пиролитического, стекловидного, волокнистого углерода. Рассмотрено формирование структуры и свойств углеграфитовых материалов на отдельных стадиях производства. Показано влияние отдельных операций переработки сырья. [c.2]

Влияние типа армирующих волокон и схем армирования на формирование свойств. Для изготовления пространственно-армированных углерод-угле-родных композиционных материалов применяют армирующие волокна различных видов (нити, жгуты, стержни и т. д.) с различными физикомеханическими свойствами. Кроме того, армирующие каркасы, имеющие одну и ту же структурную схему, могут быть созданы различными методами (см. с. 168), что оказывает определенное влияние на свойства материала. О влиянии типа волокон на формирование свойств композиционного материала свидетельствуют данные (рис. 6.8), полученные из опытов на изгиб образцов, вырезанных из материала в направлении г [111]. Армирующий каркас был создан прошивкой в направлении 2 пакета, набранного из слоев низкомодульной графитовой ткани. Для прошивки использовали как обычные непропитан-ные углеродные жгуты и нити с различной площадью поперечного сечения, так и предварительно пропитанные и отвержденные (в виде стержней) нити. При изготовлении материалов изменялись только содержание и тип волокон направления z в двух других направлениях параметры армирования сохранялись постоянными. [c.172]

Считается, что газовые примеси (кислород, водород и в некоторых случаях азот), присутствующие в составе суперсплавов и сталей после переплава, оказывают вредное влияние на свойства этих материалов. К счастью, вакуумнодуговой переплав дает превосходную Возможность понизить содержание этих примесей, особенно содержание кислорода и водорода. Выделение СО в условиях вакуумно-дугового переплава играет сложную и не вполне понятную роль, правда некоторое "раскисление" углерода должно приводить к снижению концентрации кислорода в сплаве. Водород, благодаря своей химической природе и условиям плавки, удаляется легко. Азот тоже удается удалять, однако не в столь большой степени, как остальные два газа. Образование стойких нитридов мешает удалению большого количества (или вообще предотвращает удаление) азота в газообразном состоянии. Вывод азота из суперсплавов в процессе вакуумно-дугового переплава связан с флотацией нитридов на поверхность жид- [c.139]

Механические свойства сварных соединений, сваренных приведенными выше сварочными материалами, кроме ударной вязкости в зоне термического влияния, соответствуют свойствам основного металла. Швы, выполненные автоматической сваркой под флюсом электродной проволокой марки Св-13Х25Н18 (а также и при ручной дуговой сварке электродами на этой проволоке, например марки ЦЛ-8), оказываются склонными к межкристал-литной коррозии, определяемой, видимо, повышенным содержанием углерода и отсутствием стабилизируюш,их элементов. [c.277]

Из - сравнения характеристик материалов типа 1 следует, что равномерное распределение волокон по трем ортогональным направлениям является наиболее предпочтительным для формирования свойств углерод-углеродных композиционных материалов. Их модули упругости и сдвига значительно выше, чем у материалов с неравномерным распределением. Положительное влияние на эти характеристики оказывает и повторная гра-фитизация, что следует из сравнения данных типа 2 и варианта типа 1Б (см. табл. 6.6). [c.175]

Углеродные волокна формируются из трех различных ис ходных материалов вискозы, акриловых сополимеров и мезо фазной смолы. Исходным материалом для формирования угле-родо-графитовой матрицы таких композитов служат угольны деготь и нефтяные смолы, некоторые синтетические смолы или углерод, химически осажденный из паровой фазы. Исходные материалы не оптимизированы по своему составу. В процессе карбонизации угольного дегтя и нефтяных смол (при каталитическом крекинге сырой нефти) происходит образование некоторых упорядоченных фаз, оказывающих влияние на механические свойства композита. Большинство синтетических смол после карбонизации превращаются в хрупкий стекловидный углерод. Углерод, полученный химическим осаждением из паровой фазы, может суш.ествовать в нескольких морфологических модификациях (аморфной, столбчатой или пластинчатой), и конкретный вид морфологии матрицы определяется в основном условиями проведения эксперимента. [c.322]

При выборе наполнителя и его концентрации учитывают совокупность влияния на все функциональные свойства продукта его структуры, дисперсности и модификации. Форма частиц наполнителя может быть разнообразной сфероидальной (технический углерод), пластинчатой или чешуйчатой (слюда, тальк, графит), игольчатой (асбест), кубической (оксиды металлов). Неорганические наполнители имеют кристаллическую ионную, металлическую или смешанную решетку с многочисленными дефектами. Тальк, слюда, дисульфид молибдена и графит имеют смешанные решетки — внутри кристаллических слоев действуют ковалентные, химические силы, между слоями — ван-дер-вааль-совы взаимодействия. Для лакокрасочных материалов содержание наполнителей или пигментов в пленке характеризуют объемной концентрацией пигмента (ОКП) и критической объемной концентрацией пигмента (КОКП), выше которой качество покрытия резко ухудшается. Их рассчитывают по формулам [89, 128] [c.167]

Далее будут рассмотрены факторы, приводящие к высокотемпературному упрочнению, но при этом необходимо учитывать, что некоторые легирующие элементы, в действительности, приводят к уменьшению высокотемпературной прочности альфа-твердого раствора — например, наличие углерода в гамма-железе. В то время как в растворе альфа-железа он вызывает заметное низкотемпературное упрочнение, при растворении в достаточном количестве в гамма-железе он существенно повышает скорость ползучести при заданном уровне напряжения. Как показал Шерби 1[35], это связано с тем, что углерод увеличивает скорость самодиффузии железа в гамма-железе. В общем случае поэтому основное влияние легирующих элементов на ползучесть определяется их влиянием на диффузионную подвижность. Естественно что этот фактор имеет особое значение для характеристик пластичности материалов при высоких температурах, так как для низкотемпературной пластичности диффузия не существенна. Вот почему пластические свойства материалов при высоких температурах обычно контролируются параметрами диффузии. [c.300]

Из сравнения характеристик материалов типа I (табл. 9.20) следует, что равномерное распределение волокон по трем ортогональным направлениям является наиболее предпочтительным для формирования свойств углерод-углеродных композитов. Их модули упругости и сдвига значительно выше, чем у материалов с неравномерным распределением. Положительное влияние на эти характеристики оказывает и повторная графити-зация (см. табл. 9.20, тип 2 и тип 1Б). Сопоставление расчетных и экспериментальных значений чтих материалов [ 8] свидетельствует о хорошем согласовании расчетных и экспериментальных значений модулей сдвига композитов, изготовленных по обычной технологии методом пропитки каменноугольным пеком. Для модулей упругости имеет место заметное превышение [c.294]

Анализ показывает, что наиболее вредное влияние на структуру и магнитные свойства магнитотвердых сплавов оказывают кислород, азот, водород и углерод, а также образованные на их основе неметаллические включения и фазы. Разнообразие марок сплавов с различным уровнем магнитных и технологических характеристик предопределяет использование широкой гаммы шихтовых материалов, различающихся по содержанию примесей. Перечень шк товых материалов, используемых в пронззодстве литых постоянных магнитов, дается в ГОСТ 17809-72. Согласно 17809-72 наиболее высокие требования в отношении шихтовых материалов предъявляются при изготовлении сплавов ЮНДК35Т5АА и ЮНДК40Т8АА. [c.144]

Для композищюнных материалов с пироуглеродной матрицей (два последних типа) по представленным в табл. 6.6 данным трудно установи ь влияние структуры на их упругие свойства. Более четкое представление о зависимости упругих характеристик углерод-углеродных композиционных материалов от структуры армирования и свойств исходных компонентов можно получить сопоставлением расчетных и экспериментальных значений (табл. 6.8). Расчетные значения вычисляли по зависимостям, полученным для аналогичных структур в гл. 5. При расчете модуль упругости углеродной матрицы принят равным 6110 МПа (усредненные данные эксперимента), волокон — 2,2-10 МПа. Объемное содержание арматуры н материалах устанавливали двумя способами по плотностям исходного каркаса и волокон [см. (1.2)], а также по содержанию волокон в материалах [c.176]

Фреоны — химически инертные и малотоксичные вещества. На химические и физические свойства фреонов оказывает влияние число атомов фтора. Фтор в молекуле нетолько активен сам, но и усиливает связь углерод—хлор настолько, что и хлор втановится менее реакционноспособным и токсичным. С возрастанием числа атомов фтора уменьшается токсичность фреонов и реакционноспособ-ность к металлам и уплотняющим материалам, снижается растворимость в смазочных маслах и воде, увеличивается химическая стабильность. [c.71]

Керамические материалы с ковалентными связями обладают приемлемой теплостойкостью (возможно, до 1650°С), сочетающейся с низкой плотностью, а в некоторых случаях и с превосходной противоокислительной и коррозионной стойкостью. Еще одно преимущество — низкая цена и доступность исходных материалов — кремния, углерода и азота. К сожалению, эти керамические материалы хрупки, чувствительны к термоудару и менее теплопроводны, чем теплостойкие металлические материалы. В результате такие керамические материалы очень плохо ведут себя под действием растягивающих нагрузок. Подобное поведение керамических материалов присуще им в соответствии с природой их межатомных связей. Механические свойства керамики могут сильно меняться в зависимости от способа приготовления образцов, загрязненности примесями и чистоты поверхности. Процесс приготовления и обработки этих материалов оказывает на их механические свойства определяющее влияние. Тем не менее вязкость и стойкость к термоударам, а также способность формировать защитные слои SiOj соединения SijN оказались достаточными, чтобы оно стало кандидатным материалом для использования в турбинах и дизельных установках. Аналогичными свойствами обладает соединение Si . [c.313]

В порошковые материалы кремний вводят для получения магнитно-мягких материалов, конструкционных и графитизированных сталей. Исследовано влияние химического состава и режимов графити-зации на механические и антифрикционные свойства порошковых сталей, которые для интенсификации процесса выделения свободного углерода легировали кремнием, кремнием и медью, кремнием и хромом [45]. Графитизация порошковых сталей независимо от марки [c.79]

Технологию сварки для этих сталей выбирают из условий соблюдения комплекса требований, обеспечивающих прежде всего равнопрочность сварного соединения с основным металлом и отсутствие дефектов в сварном соединении. Сварное соединение должно быть стойким против перехода в хрупкое состояние, а деформация конструкции должна быть в пределах, не отражающихся на ее работоспособности Металл шва при сварке низкоуглеродистой стали незпачительно отличается по своему составу от основного металла — снижается содержание углерода и повышается содержание марганца и кремния. Однако обеспечение равнопрочности при дуговой сварке не вызывает затруднений. Это достигается за счет увеличения скорости охлаждения и легирования марганцем и кремнием через сварочные материалы. Влияние скорости охлаждения в значительной степени проявляется при сварке однослойных швов, а также в последних слоях многослойного шва. Механические свойства металла околошовной зоны подвергаются некоторым изменениям по сравнению со свойствами основного металла — при всех видах дуговой сварки это незначительное упрочнение металла в зоне перегрева. При сварке стареющих (например, кипящих и полуспокойных) низкоуглеродистых сталей на участке рекристаллизации околошовной зоны возможно снижение ударной вязкости металла. Металл околошовной зоны охрупчивается более интенсивно при многослойной сварке по сравнению с однослойной. Сварные конструкции из низкоуглеродистой стали иногда подвергают термической обработке. Однако у конструкций с угловыми однослойными швами и многослойными, наложенными с перерывом, все виды термической обработки, кроме закалки, приводят к снижению прочности и повышению пластичности металла шва. Швы, выполненные всеми видами и способами сварки плавлением, имеют вполне удовлетворительную стойкость против образования кристаллизационных трещин из-за низкого содержания углерода. Однако при сварке стали с верхним пределом содержания углерода могут появиться кристаллизационные трещины, прежде всего в угловых швах, первом слое многослойных стыковых швов, односторонних швах с полным проваром кромок и первом слое стыкового шва, сваренного с обязательным зазором. [c.102]

Выполнение С. При газовой С. следует избегать избытка как горючего газа, так и кислорода. Если ацетилен и кислород смешаны в надлежащей пропорции, то в пламени молшо различить две зоны непосредственно за мундштуком горелки заметна струя несгоревшего газа—темное ядро, окруженное конусом пламени яркожелтого цвета. В этой части пламени ацетилен распадается на углерод и водород. Углерод, сгорая, дает е кислородом из баллона окись углерода. В наружной зоне пламени окись углерода и водород вместе с поступающим из воздуха кислородом образуют двуокись углерода и водяной пар. Конус пламени, помимо окиси углерода и водорода содержит еще несгоревшие углерод и кислород из баллона. Эта часть сварочного пламени вследствие ее обугливающего и окислительного влияния для С. непригодна, как и та часть наружной зоны пламени, к-рая кроме двуокиси углерода и водяных паров содержит еще атмосферные кислород и азот. Для С. пригодна только та часть пламени, в к-рой углерод сгорел полностью и имеется еще достаточное количество водорода, т. е. та часть, к-рая обладает четко выраженными восстановительными свойствами. Эта сварочная зона расположена на расстоянии 2—5 мм от вершины конуса. При С. смесью водорода с кислородом для установления сварочного пламени требуется отношение 4 1. Добиться такого соотношения довольно трудно, т. к. ядро в пламени этой смеси обозначается весьма слабо. Необходимо всегда иметь в виду, что С. является металлургическим процессом, протекающим при высокой В связи с нагревом возникают напряжения и коробления, к-рые необходимо сводить к минимуму. Поэтэ-му продвижение вперед горелки следует вестп т. о., чтобы основной материал свариваемых предметов не нагревался излишне сильно. В этом отношении гл. обр. помогают сноровка сварщика и быстрота выполнения С. Помимо основательного сплавления кромок свариваемых листов и присадочного материала необходимо обращать особенное внимание на проведение правильной С. по всей толще шва и на возможно полцое соединение между основным материалом и присадочным. Признаком хорошо выполненной С. служит равномерно- [c.104]

Первый участок представляет собой частично расплавленный при сварке металл. Температурный интервал этого участка при содержании в свариваемом чугуне 3% углерода определяется температурами 1240ч-ПбО° С. При сварке без подогрева скорость охлаждения такого металла ( 3% С —2,5% 51) приводит к получению белого чугуна. На структуру и свойства металла этой зоны в некоторой степени может влиять состав сварочных материалов, в частности, вводя через них в металл шва графитизаторы (С, 51, N1 и др.), можно усилить процесс графитизации в первом участке зоны термического влияния. [c.350]

Интеркристаллитная коррозия нержавеющих сталей после несоответствующей термической обработки. Если углерод нельзя рассматривать как опасный элемент (с точки зрения коррозии) в обыкновенном железе и стали, его присутствие в нержавеющей стали требует строгого контроля. Стойкость 13%-ной хромовой стали к коррозии у.меньшается с содержанием углерода, хотя следует считать, что разница в механических свойствах. между нержавеющей сталью и нержавеющим железом так велика, что они ни в коем случае не могут рассматриваться как конкурирующие материалы. В аустенит ной хромоникелевой стали влияние углерода особенно серьезно и это зависит от того, что хром имеет сродство к углероду. Если предварительная обработка этой стали была надлежащей (нагрев до 1000—1200° с последующим быстрым охлаждение.м), весь углерод оказывается в твердом растворе, и микрошлиф показывает, что сталь состоит из полигональных зерен только одной фазы. Если такую сталь снова нагреть в пределах 500—900 , карбиды хрома выпадают из раствора по границам зерен, создавая области, обедненные хромом и чувствительные к коррозии. Карбид хрома нельзя обнаружить на обычных микрофотографиях, но Бейн используя большие увеличения, успешно сфотографировал выпадение карбидов по границам зерен и нашел, что интенсивность выпадения увеличивается с содержанием углерода. После такой обработки (около 650°) сталь становится весьма чувствительной к коррозии у обедненных хромом мест вдоль границ зерен, и коррозия, будучи по характеру интеркристаллитной, может лишить металл прочности, хотя бы общее количество разрушенного металла и было незначительно. Если поместить металл в кислый раствор сульфата меди — реагент, введенный Гадфилдом 2 для обнаружения склонности к интеркристаллитной коррозии, материал после нагрева в опасном те.мпера-турном интервале может буквально распасться в порошок, причем каждое зерно этого порошка представляет действительно зерно материала. Начальные стадии интеркристаллитной коррозии (получаемые при действии менее сильных реагентов) можно измерить по уменьшению после коррозии электро- [c.563]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...