Гидроэрозия углеродистых сталей

В данной главе рассматриваются общие закономерности гидроэрозии углеродистых сталей и их сопротивляемость указанному виду разрушения металла. Эти данные получены в результате систематических исследований и испытаний в лабораторных условиях. Некоторые стали были подвергнуты натурным испытаниям, после чего были сделаны и уточнены результаты лабораторных исследований. [c.123]

В зарубежной практике гребные винты для ответственных судов изготовляют чаще всего из специальных латуней и алюминиевых бронз. В настоящее время специальные латуни постепенно вытесняются алюминиевыми бронзами благодаря высоким прочности, сопротивляемости усталости, стойкости против коррозии и эрозии, отсутствию склонности к коррозионному растрескиванию, а также меньшей массе [27]. В последние годы для изготовления винтов обычного класса за рубежом начали применять недорогие коррозионно-стойкие, а также низколегированные конструкционные стали. По данным некоторых компаний, винты из легированных сталей отличаются несколько большей эксплуатационной стойкостью, чем винты из углеродистых сталей, так как легированные стали обычно имеют повышенное сопротивление гидроэрозии и большую коррозионную стойкость в морской воде. [c.11]

На транспортных судах торгового флота, где по условиям эксплуатации гребные винты работают при высоких скоростях, они разрушаются за более короткие сроки. Так, на транспортном судне Капитан Гастелло гребной винт, отлитый из углеродистой стали, через год вышел из строя вследствие значительной гидроэрозии лопастей. На теплоходе Акмолинск гребные винты из углеродистой стали проработали 20 месяцев. Гидроэрозия лопастей гребных винтов, как правило, сопровождается снижением скорости судна на 18—20%, а иногда и больше. [c.13]

Испытания образцов с различными надрезами и порами показали, что гидроэрозия металла начинает развиваться в тех местах, где концентрируются напряжения. На рис. 52, а показан образец из углеродистой стали (0,4% С). На полированной поверхности этого образца были высверлены четыре поры диаметром 0,1 мм из них три поры глубиной 0,5 мм и одна пора глубиной 1,5 мм. В процессе испытаний разрушение металла развивалось вокруг поры глубиной 1,5 мм. Повторные испытания дали такие же результаты. Вначале разрушению подвергаются края поры (рис. 52, б), т. е. места концентрации наибольших напряжений, затем разрушение быстро развивается по наиболее ослабленным зонам и в глубь металла. Проведенные опыты наглядно показали, что интенсив- [c.85]

Из приведенных данных ясно, почему обычные характеристики механической прочности не могут быть критерием оценки сопротивляемости металла микроударному разрушению. При обычном нагружении напряжения в металле распределяются более равномерно. При этом многие микроскопические дефекты практически не влияют на распределение напряжений. При микроударном воздействии дефекты, расположенные в микрообъемах, чувствительны к импульсным нагрузкам и оказывают большое влияние на сопротивляемость металлов гидроэрозии. Были проведены опыты с углеродистой сталью (0,62% С), в которой закалкой создавали микроскопические трещины. Эти трещины рассматривали как дефекты, нарушающие прочность микрообъемов металла. Образцы из этой стали подвергали сравнительным испытаниям результаты приведены в табл. 23. [c.88]

В настоящее время имеется большое число различных по составу и качеству марок углеродистых сталей. Об их свойствах и назначении имеются сведения в соответствующей справочной литературе. Однако в этих источниках отсутствуют какие-либо данные о сопротивляемости этих сталей гидроэрозии. В то же время в технической литературе часто встречаются противоречивые данные об их эрозионной стойкости. [c.123]

Эрозионная прочность углеродистой стали в литом состоянии определяется в основном свойствами двух структурных составляющих — феррита и перлита. Раствор феррита кроме углерода может иметь и другие элементы (например, кремний, хром и др.), значительно влияющие на его свойства. Свойства перлита зависят в основном от формы цементита его зерна, находящиеся в перлите, могут иметь глобулярную или пластическую форму. Исследования показывают, что сопротивляемость стали гидроэрозии зависит от свойств отдельных структурных составляющих и их взаимосвязанности в общей структуре сплава. [c.126]

Для работы в условиях микроударного воздействия следует применять спокойные стали, которые хорошо раскислены и благодаря этому имеют меньшую газонасыщенность. В сталях обыкновенного качества значительно развита ликвация кроме того, в этих сталях обычно не регламентируется максимально допускаемое количество неметаллических включений и остатков продуктов раскисления стали. Скопление этих примесей отрицательно сказывается на эрозионной стойкости стали. Поэтому для работы в условиях гидроэрозии целесообразно применять качественные углеродистые стали. Для получения сравнительных данных по эрозионной стойкости этих сталей были проведены испытания одинаковых по химическому составу обыкновенной и качественной углеродистых сталей. Ниже указано содержание элементов (%) сталей Ст4 и 35. [c.128]

Сопротивляемость микроударному разрушению углеродистой стали зависит главным образом от содержания в ней перлита. По мере увеличения содержания перлита эрозионная прочность стали возрастает. Влияние структурных особенностей на сопротивляемость стали гидроэрозии отмечается также в работах ЦНИИТМАШа. [c.129]

Получение в результате термической обработки более тонкой и однородной структуры, как правило, приводит к повышению стойкости стали к гидроэрозии. Мартенсит, как наиболее однородная и прочная структура стали, обладает наибольшим сопротивлением микроударному разрушению по сравнению с другими структурными составляющими. В то же время эрозионная стойкость мартенсита зависит от его строения, содержания углерода и легирующих элементов стали. С повышением содержания углерода (приблизительно до 0,4%) твердость мартенсита увеличивается одновременно повышается и эрозионная стойкость стали. Во многих легированных сталях мартенсит имеет тонкое строение, поэтому его стойкость против микроударного разрушения выше, чем в углеродистых сталях. В некоторых легированных сталях после закалки сохраняется большое количество остаточного аустенита, что приводит к значительной гетерогенности и резкому снижению эрозионной стойкости стали. Если после закалки в легированной стали аустенита больше, чем в углеродистой стали, то эрозионная стойкость последней выше эрозионной стойкости легированной стали. Кроме того, эрозионная стойкость сталей значительно снижается при наличии избыточных карбидов и их скоплений. [c.136]

Многие детали машин, насосов, гидропрессов и других механизмов, работающие в условиях кавитационного воздействия, изготовляют из легированных сталей перлитного класса. В этих условиях наиболее эффективно применение перлитных сталей после соответствуюш,ей термической обработки. Поэтому их применение для изготовления крупных деталей связано с известными трудностями из-за необходимости выполнения термической обработки. Однако такой простой вид термической обработки, как нормализация, для некоторых легированных сталей этого класса дает весьма значительный эффект (по сравнению с углеродистой сталью). Выбор сталей для работы в условиях гидроэрозии следует выполнять с учетом необходимых конструкционных свойств. Некоторые стали могут иметь высокую эрозионную стойкость, но оказаться непригодными по технологическим или механическим свойствам поэтому эрозионную стойкость сталей следует оценивать в сочетании с их основными характеристиками. [c.179]

Исследуемые типы низколегированных сталей весьма перспективны и при условии их дальнейшего совершенствования могут быть использованы с положительным эффектом вместо обычных углеродистых сталей, которые применяют в настоящее время в условиях гидроэрозии. [c.182]

К недостаткам низколегированных сталей, как и углеродистых, следует отнести их повышенную чувствительность к концентрации напряжений. Гидроэрозия особенно интенсивно развивается около концентраторов напряжений или вокруг сварного шва, если он вызывает появление больших внутренних напряжений. Опыты показали, что в условиях действия вибрационной нагрузки эрозионная стойкость низколегированных сталей несколько выше стойкости углеродистых сталей. Таким образом, применение низколегированных сталей вместо углеродистых для изготовления деталей, работающих в условиях гидроэрозии, может быть вполне оправданным прежде всего в случае, если эта замена вызвана и другими соображениями конструктивного характера. [c.182]

Влияние вибрации на интенсивность гидроэрозии металла показано в работе [34], где приведены результаты изучения влияния вибраций на процесс разрушения латуни, серого чугуна и углеродистой стали. Механические свойства исследуемых сплавов указаны в табл. 15. Химический состав указанных материалов отвечал соответствующим ГОСТам. Образцы имели форму пластин 50x75 мм толщиной 3 мм. Все образцы перед испытанием имели приблизительно одинаковую по качеству поверхность. [c.72]

Углеродистые стали в зависимости от состава и состояния могут иметь различную структуру и свойства, которые в той или иной степени отражают их способность сопротивляться гидроэрозии. Однако при разрушении металла в микрообъемах наблюдается большая неоднородность, и усредненные механические характеристики оказываются непригодными для оценки эрозионной стойкости. Поэтому для правильного выбора конструкционного материала необходимо проводить испытания на гидроэрозионную стойкость. На практике иногда при одних условиях испытания металлов с одинаковыми химическим составом и структурой, равными усредненными механическими характеристиками показатели эрозионной стойкости образцов оказываются различными. Это объясняется неоднородным строением микрообъемов металла и наличием на отдельных участках большого количества микроскопических дефектов, которые недостаточно выявляются обычными механическими испытаниями, а при мнкроударном нагружении оказывают отрицательное влияние на сопротивляемость металла разрушению. [c.123]

Приведенные результаты показывают, что при выборе углеродистой стали в качестве конструкционного материала для деталей, подвергающихся гидроэрозии, следует отдавать преимуш,ество качественным доэвтоидным сталям с повышенным содержанием углерода (например, стали 35, 40 и 45). Эти стали после соответствующей термической обработки обладают высоким сопротивлением струеударному воздействию. Однако их низкая коррозионная стойкость не позволяет рекомендовать их для изготовления деталей, работающих в условиях постоянно действующей агрессивной среды. В этих условиях влияние электрохимической коррозии настолько велико, что применение таких сталей становится невыгодным. Хорошие результаты получают в случае, если поверхность деталей, изготовленных из углеродистых сталей, можно защитить от электрохимической коррозии нанесением диффузионных покрытий (например, хромом или титаном). [c.130]

Низкое сопротивление неметаллических покрытий микроудар-ному разрушению обусловлено их малой механической прочностью, поэтому материалы такого типа не могут быть использованы в качестве покрытий для защиты металлических деталей от гидроэрозии. Покрытие металлических образцов резиной (толщина слоя 1,5—2,0 мм) позволяет получить более высокие показатели стойкости к микроударному разрушению, чем покрытие эпоксидными смолами и лаками. Поданным, приведенным в работе [10], резиновое покрытие толщиной 2 мм выдерживает трехчасовое испытание на магнитострикционном вибраторе без больших потерь массы образца. Покрытие толщиной I мм быстро разрушается. Испытание образцов, изготовленных из резины, показывает, что сопротивление микроударному разрушению резины гораздо ниже сопротивления обычной углеродистой стали. [c.258]

Способ диффузионного титанирования был применен в промышленности для защиты от коррозии и гидроэрозии гребных винтов и деталей рулевого устройства, изготовленных из углеродистой стали. [c.269]

Рис. 154. Диаграмма (а) и зависимости (б), характеризующие гидроэрозию титанированных и нетитанированных образцов 1—5 из углеродистой стали в начальный период разрушения

В настоящее время для борьбы с эрозией деталей гидротурбин применяют различные способы упрочнения, например наплавку рабочих поверхностей деталей более эрозионно-стойкими материалами. В качестве конструкционных материалов для деталей гидротурбин, подвергающихся гидроэрозии, применяют как углеродистые, так и легированные стали мартенситного и аустенит-ного классов, например 35Л, 20ГСЛ, 20Х13НЛ, 12Х18Н9Т и др. [c.15]

Результаты испытаний показали, что в условиях длительного воздействия коррозионной среды интенсивность разрушения металла при гидроэрозии заметно возрастает. Например, обш,ие потери массы при испытании образцов из углеродистой и низколегированных сталей увеличиваются почти в 2 раза, а на образцах из коррозионно-стойких сталей составляют всего лишь 8—йО% по сравнению с результатами испытаний без предварительного воздействия коррозионной среды. Для сталей с высоким сопротивлением коррозии (например, 0Х17НЗГ4Д2Т, Х25Т) увеличение [c.65]

Диффузионное хромирование можно применять для углеродистых и легированных сталей различного состава. Хромированию обычно подвергают детали, работающие в агрессивных средах и в условиях механического износа. В настоящее время хромирование начали применять для повышения стойкости деталей к гидроэрозии [52]. Наиболее часто диффузионное хромирование производят в порошковых материалах, реже в расплавленных электролитах. Рекомендуют также хромировать детали в расплавах ще лочей или солевой смеси, содержащей хлористый натрий и хлористый кальций. Для этой же цели можно применять смесь хлористого натрия и хлористого бария с добавкой 15% хлористого брома. Применяют способ диффузионного хромирования в элект-рошлаковой ванне под слоем флюса, который позволяет получить довольно глубокий хромированный слой за сравнительно короткое время. [c.262]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...