Классификация жаропрочных сталей и сплавов — Материаловедение | iFREEstore

Классификация жаропрочных сталей и сплавов

В качестве современных жаропрочных материалов можно отметить перлитные, мартенситные и аустенитные жаропрочные стали, никелевые и кобальтоавые жаропрочные сплавы, тугоплавкие металлы.

При температурах до 300oC обычные конструкционные стали имеют высокую прочность, нет необходимости использовать высоколегированные стали.

Для работы в интервале температур 350…500oC применяют легированные стали перлитного, ферритного и мартенситного классов.

Перлитные жаропрочные стали. К этой группе относятся котельные стали и сильхромы. Эти стали применяются для изготовления деталей котельных агрегатов, паровых турбин, двигателей внутреннего сгорания. Стали содержат относительно мало углерода. Легирование сталей хромом, молибденом и ванадием производится для повышения температуры рекристаллизации (марки 12Х1МФ, 20Х3МФ). Используются в закаленном и высокоотпущенном состоянии. Иногда закалку заменяют нормализацией. В результате этого образуются пластинчатые продукты превращения аустенита, которые обеспечивают более высокую жаропрочность. Предел ползучести этих сталей должен обеспечить остаточную деформацию в пределах 1 % за время 10000…100000 ч работы.

Перлитные стали обладают удовлетворительной свариваемостью, поэтому используются для сварных конструкций (например, трубы пароперегревателей).

Для деталей газовых турбин применяют сложнолегированные стали мартенситного класса 12Х2МФСР, 12Х2МФБ, 15Х12ВНМФ. Увеличение содержания хрома повышает жаростойкость сталей. Хром, вольфрам, молибден и ванадий повышают температуру рекристаллизации, образуются карбиды, повышающие прочность после термической обработки. Термическая обработка состоит из закалки от температур выше 1000°C в масле или на воздухе и высокого отпуска при температурах выше температуры эксплуатации.

Для изготовления жаропрочных деталей, не требующих сварки (клапаны двигателей внутреннего сгорания), применяются хромокремнистые стали – сильхромы: 40Х10С2М, 40Х9С2, Х6С.

Жаролрочные свойства растут с увеличением степени легированности. Сильхромы подвергаются закалке от температуры около 1000oС и отпуску при температуре 720…780oС.

При рабочих температурах 500…700oC применяются стали аустенитного класса. Из этих сталей изготавливают клапаны двигателей, лопатки газовых турбин,сопловые аппараты реактивных двигателей и т.д.

Основными жаропрочными аустенитными сталями являются хромоникелевые стали, дополнительно легированные вольфрамом, молибденом, ванадием и другими элементами. Стали содержат 15…20 % хрома и 10…20 % никеля. Обладают жаропрочностью и жаростойкостью, пластичны, хорошо свариваются, но затруднена обработка резанием и давлением, охрупчиваются в интервале температур около 600oС, из-за выделения по границам различных фаз.

По структуре стали подразделяются на две группы:

1. Аустенитные стали с гомогенной структурой 17Х18Н9, 09Х14Н19В2БР1,12Х18Н12Т. Содержание углерода в этих сталях минимальное. Для создания большей однородности аустенита стали подвергаются закалке с 1050…1100oС в воде, затем для стабилизации структуры – отпуску при 750oС.

2. Аустенитные стали с гетерогенной структурой 37Х12Н8Г8МФБ, 10Х11Н20Т3Р.

Термическая обработка сталей включает закалку с 1050…1100°C. После закалки старение при температуре выше эксплуатационной (600…750°C). В процессе выдержки при этих температурах в дисперсном виде выделяются карбиды, карбонитриды, вследствие чего прочность стали повышается.

Детали, работающие при температурах 700…900oC, изготавливают из сплавов на основе никеля и кобальта (например, турбины реактивных двигателей).

Никелевые сплавы преимущественно применяют в деформированном виде. Они содержат более 55 % никеля и минимальное количество углерода (0,06…0,12 %). По жаропрочным свойствам превосходят лучшие жаропрочные стали.

По структуре никелевые сплавы разделяют на гомогенные (нихромы) и гетерогенные (нимоники).

Нихромы. Основой этих сплавов является никель, а основным легирующим элементом – хром (ХН60Ю, ХН78Т).

Нихромы не обладают высокой жаропрочностью, но они очень жаростойки. Их применяют для малонагруженных деталей, работающих в окислительных средах, в том числе и для нагревательных элементов.

Нимоники являются четвертными сплавами никель - хром (около 20 %) - титан (около 2%) - алюминий (около 1 %) (ХН77ТЮ, ХН70МВТЮБ, ХН55ВМТФКЮ). Используются только в термически обработанном состоянии. Термическая обработка состоит из закалки с 1050…1150°C на воздухе и отпуска - старения при 600…800°C.

Увеличение жаропрочности сложнолегированных никелевых сплавов достигается упрочнением твердого раствора введением кобальта, молибдена, вольфрама.

Основными материалами, которые могут работать при температурах выше 900oC (до 2500°C), являются сплавы на основе тугоплавких металлов - вольфрама, молибдена, ниобия и других.

Температуры плавления основных тугоплавких металлов: вольфрам - 3400°C, тантал - 3000°C, молибден - 2640°C, ниобий - 2415°C, хром - 1900°C.

Высокая жаропрочность таких металлов обусловлена большими силами межатомных связей в кристаллической решетке и высокими температурами рекристаллизации.

Наиболее часто применяют сплавы на основе молибдена. В качестве легирующих добавок в сплавы вводят титан, цирконий, ниобий. С целью защиты от окисления проводят силицирование, на поверхности сплавов образуется слой MoSi2 толщиной 0,03…0,04 мм. При температуре 1700oС силицированные детали могут работать 30 часов.

Вольфрам - наиболее тугоплавкий металл. Его используют в качестве легирующего элемента в сталях и сплавах различного назначения, в электротехнике и электронике (нити накала, нагреватели в вакуумных приборах).

В качестве легирующих элементов к вольфраму добавляют молибден, рений, тантал. Сплавы вольфрама с рением сохраняют пластичность до –196oС и имеют предел прочности 150 МПа при температуре 1800oС.

Для сплавов на основе вольфрама характерна низкая жаростойкость, пленки образующихся оксидов превышают объем металла более, чем в три раза, поэтому они растрескиваются и отслаиваются Изготавливают изделия, работающие в вакууме).

← Предыдущая
Страница 1
Следующая →

Файл

Lektsii_po_materialovedeniyu.doc

Lektsii_po_materialovedeniyu.doc
Размер: 1.7 Мб

.

Пожаловаться на материал

Материаловедение. Особенности атомно-кристаллического строения металлов. Кристаллизации металлов. Методы исследования металлов. Общая теория сплавов. Строение, кристаллизация и свойства сплавов. Диаграмма состояния. Диаграммы состояния двухкомпонентных сплавов. Нагрузки, напряжения и деформации. Механические свойства. Механические свойства (продолжение).Технологические и эксплуатационные свойства. Конструкционная прочность материалов. Особенности деформации поликристаллических тел. Наклеп, возврат и рекристаллизация. Железоуглеродистые сплавы. Диаграмма состояния железо-углерод. Стали. Классификация и маркировка сталей. Чугуны. Диаграмма состояния железо-графит. Строение, свойства, классификация и маркировка серых чугунов. Виды термической обработки металлов. Основы теории термической обработки стали. Методы упрочнения металла.

У нас самая большая информационная база в рунете, поэтому Вы всегда можете найти походите запросы

Искать ещё по теме...

Эта тема принадлежит разделу:

Материаловедение

Материаловедение. Особенности атомно-кристаллического строения металлов. Кристаллизации металлов. Методы исследования металлов. Общая теория сплавов. Строение, кристаллизация и свойства сплавов. Диаграмма состояния. Диаграммы состояния двухкомпонентных сплавов. Нагрузки, напряжения и деформации. Механические свойства. Механические свойства (продолжение).Технологические и эксплуатационные свойства. Конструкционная прочность материалов. Особенности деформации поликристаллических тел. Наклеп, возврат и рекристаллизация. Железоуглеродистые сплавы. Диаграмма состояния железо-углерод. Стали. Классификация и маркировка сталей. Чугуны. Диаграмма состояния железо-графит. Строение, свойства, классификация и маркировка серых чугунов. Виды термической обработки металлов. Основы теории термической обработки стали. Методы упрочнения металла.

К данному материалу относятся разделы:

Металлы, особенности атомно-кристаллического строения

Понятие об изотропии и анизотропии

Аллотропия или полиморфные превращения

Магнитные превращения

Строение реальных металлов. Дефекты кристаллического строения

Механизм и закономерности кристаллизации металлов

Условия получения мелкозернистой структуры

Строение металлического слитка

Определение химического состава

Изучение структуры

Физические методы исследования

Понятие о сплавах и методах их получения

Основные понятия в теории сплавов

Особенности строения, кристаллизации и свойств сплавов: механических смесей, твердых растворов, химических соединений

Классификация сплавов твердых растворов

Кристаллизация сплавов

Диаграмма состояния

Диаграмма состояния сплавов с неограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии (сплавы твердые растворы с неограниченной растворимостью)

Диаграмма состояния сплавов с отсутствием растворимости компонентов в компонентов в твердом состоянии (механические смеси)

Диаграмма состояния сплавов с ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии

Диаграмма состояния сплавов, компоненты которых образуют химические соединения

Диаграмма состояния сплавов, испытывающих фазовые превращения в твердом состоянии (переменная растворимость)

Связь между свойствами сплавов и типом диаграммы состояния

Физическая природа деформации металлов

Природа пластической деформации

Дислокационный механизм пластической деформации

Разрушение металлов

Механические свойства и способы определения их количественных характеристик

Механические свойства и способы определения их количественных характеристик: твердость, вязкость, усталостная прочность

Твердость по Бринеллю ( ГОСТ 9012)

Метод Роквелла ГОСТ 9013

Метод Виккерса

Метод царапания

Динамический метод (по Шору)

Влияние температуры

Способы оценки вязкости

Оценка вязкости по виду излома

Эксплуатационные свойства

Конструкционная прочность материалов

Особенности деформации поликристаллических тел

Влияние пластической деформации на структуру и свойства металла: наклеп

Влияние нагрева на структуру и свойства деформированного металла: возврат и рекристаллизация

Структуры железоуглеродистых сплавов

Компоненты и фазы железоуглеродистых сплавов

Процессы при структурообразовании железоуглеродистых сплавов

Структуры железоуглеродистых сплавов

Влияние углерода

Влияние примесей

Назначение легирующих элементов

Распределение легирующих элементов в стали

Классификация и маркировка сталей

Качественные углеродистые стали

Сталь У10А

Легированные конструкционные стали

Легированные инструментальные стали

Быстрорежущие инструментальные стали

Шарикоподшипниковые стали

Классификация чугунов

Диаграмма состояния железо – графит

Процесс графитизации

Строение, свойства, классификация и маркировка серых чугунов

Влияние состава чугуна на процесс графитизации

Влияние графита на механические свойства отливок

Положительные стороны наличия графита

Серый чугун

Высокопрочный чугун с шаровидным графитом

Ковкий чугун

Отбеленные и другие чугуны

Виды термической обработки металлов

Превращения, протекающие в структуре стали при нагреве и охлаждении

Превращение перлита в аустетит

Превращение аустенита в перлит при медленном охлаждении

Закономерности превращения

Промежуточное превращение

Превращение аустенита в мартенсит при высоких скоростях охлаждения

Превращение мартенсита в перлит

Отжиг и нормализация. Назначение и режимы

Отжиг первого рода

Нормализация. Разновидность отжига

Технологические особенности и возможности закалки и отпуска

Химико-термическая обработка стали

Цементация

Цементация в твердом карбюризаторе

Газовая цементация

Структура цементованного слоя

Термическая обработка после цементации

Азотирование

Цианирование и нитроцементация

Диффузионная металлизвция

Термомеханическая обработка стали

Поверхностное упрочнение стальных деталей

Закалка токами высокой частоты

Газопламенная закалка

Старение

Обработка стали холодом

Упрочнение методом пластической деформации

Конструкционные стали

Легированные стали

Влияние элементов на полиморфизм железа

Влияние легирующих элементов на превращение перлита в аустенит

Влияние легирующих элементов на превращение переохлажденного аустенита

Влияние легирующих элементов на мартенситное превращение

Влияние легирующих элементов на превращения при отпуске

Классификация легированных сталей

Классификация конструкционных сталей

Углеродистые стали

Цементуемые стали

Улучшаемые стали

Улучшаемые легированные стали

Высокопрочные стали

Пружинные стали

Шарикоподшипниковые стали

Стали для изделий, работающих при низких температурах

Износостойкие стали

Автоматные стали

Стали для режущего инструмента

Углеродистые инструментальные стали (ГОСТ 1435)

Легированные инструментальные стали

Быстрорежущие стали

Стали для измерительных инструментов

Штамповые стали

Стали для штампов холодного деформирования

Стали для штампов горячего деформирования

Твердые сплавы

Алмаз как материал для изготовления инструментов

Коррозия электрохимическая и химическая

Классификация коррозионно-стойких сталей и сплавов

Хромистые стали

Жаростойкость, жаростойкие стали и сплавы

Жаропрочность, жаропрочные стали и сплавы

Классификация жаропрочных сталей и сплавов

Медь и ее сплавы

Титан и его сплавы

Области применения титановых сплавов

Алюминий и его сплавы

Алюминиевые сплавы

Деформируемые сплавы, не упрочняемые термической обработкой

Деформируемые сплавы, упрочняемые термической обработкой

Литейные алюминиевые сплавы

Магний и его сплавы

Деформируемые магниевые сплавы

Литейные магниевые сплавы

Медь и ее сплавы

Латуни

Бронзы

Композиционные материалы

Материалы порошковой металлургии

Пористые порошковые материалы

Прочие пористые изделия

Конструкционные порошковые материалы

Спеченные цветные металлы

Электротехнические порошковые материалы

Магнитные порошковые материалы

Похожие материалы:

Учебно-методический комплекс дисциплины «Общая и профессиональная педагогика»

Целью освоения дисциплины (модуля) «Общая и профессиональная педагогика» является формирование у будущих бакалавров профессионального обучения общих и профессиональных компетенций, обеспечивающих овладение профессионально-педагогической деятельностью, понимание представлений, значения, смыслов, ценности профессионально-педагогического знания в процессе овладения учебно-профессиональной деятельностью.

Розвиток гірськолижного туризму в Туреччині

Курсова робота присвячена розвитку гірськолижного туризму в Туреччині. Виїзний туризм. Мета роботи – проаналізувати розвиток туризму в Туреччині та основні економіко-географічні характеристики країни.

Методы судебной экспертизы

Криминалистика. Методы основываются на соответствующих научных методах. Классификация методов. Научная обоснованность экспертного метода. Погрешность измерения. Полевая криминалистика. Научные и технико-криминалистические основы.

Термины и определения. Медицина

Охрана окружающей среды Республики Казахстан

Выбросы вредных веществ. Защита окружающей среды от промышленного загрязнения