Мармер Э.Н. - Электропечи для термовакуумных процессов (1074335), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Увеличение скорости на началъном участке можно объяснить газовыделением н восстановлением оксвдов углеродом, присутствующим в сплаве. В интервале остаточных давлений 10 ' — 10 3 Па влияние давления на скоропь массоуяоса не наблюдалось. Испарение хром» и никеля происходит одновременно, несмотря на значительные различна в упругости пара чистых металлов. Анализ 62 1.21.
Потеря массы сзС образцов Х20Н80 в заапепаюссп от Лавр после 50 ч аырерпкп пря разтемпературах, 02 =:1'- 980; 2 — 1000; 3 .. 1025; 4— 5 — 1100; 6 — 1200 ЛО, 7/ма аГО Ж7 72О 7ОО дО ап тО ОО О .,'Мновной составляющей оксндной пленки хромоникелевого сплава овнах недостатка кислорода является СгзОз, этот оксид быстро ряется при 1100 'С и выше даже на воздухе. Скорость его испаре,,„'больше, чем прочих оксидов, присутствующих в окснцной пленке.
'''зареме того, оксид СгзОз хуже защищает поверхность металла, чем юшаяся на воздухе при 800-1000 'С шлннель. Эта объясняется по коэффициент двффузии и энергия активации диффузии хрома решетку оксида хрома приблизительно на порядок отличаются ,: соответствующих значений для диффузии хрома через решетку шпи- :.:Жод кривых зависимости массоуноса от давления для сплава Х20Н80 обьяснить следующим образом.
Убыль массы при атмосферном енин определяется окснднрованием сплава, причем обраэовавшая,~1оксидная пленка обладает достаточными зюцвтнымн своиствами и 63 '" дуктов испарения сплавов Х20Н80, полученных в различных пе"" чодтвержцает это (содержание хрома в продуктах испарения кося от 25 до 40%) . ьпания нагревателей из сплава Х20Н80 подтвердили полученные ' са1бразцах скорости массоуноса. За 440 ч при 1200 'С электрическое ение нагревателя изменилось на 2%, что приблизительно соствует скорости массоуноса, полученной на образцах. " фрн давлениях 105-10з На и 900 — 1200 'С поведение ннхрома исследовалось авторами на установке и по методике, подроб"',описанным в 13).
Образовавшуюся оксидную пленку удаляли ролитическим травлением в ванне 140% МазСОз и 60% КОН). -',:1ЬаК слЕДуЕт Из рис. 121, прн всех исследованных температурах место максимумы, которые выражены более резко при высо- ? температурах. Наличие максимума показывает, что защитные окслдного слоя при низких давлениях существенно разлн' ' ся от свойств образующейся при атмосферном давлении зашит' —:пленки, которая при высоких температурах представляет собой ь %СгзОс. '-"::йзаимодействие в слабо окислительных средах или в условиях ограго доступа кислорода приводит к избирательному окислению уменьшает скорость оксндярования.
Прн понижении давления защитные свойства пленки ухудшаются, что приводит к увеличению скорости оксндирования. Испарение, увеличивающееся пря снижении давления, также способствует потере массы. С повышением температуры испытания максимум на кривых рис. 1.2 сдвигается в сторону более низких давлений и наиболее резкое изменение массы наблюдается начиная с ! 100 'С при давлении 10» Па. Зто явление моною объяснить тем, что значительный рост скорости испарения происходит именно прн атой температуре [3]. Прн давлении 10' Па потеря массы определяется, в основном, испарением металла, о чем свидетельствует близость зтих значений изменения массы к полученным в [3[ для давления 10 а Па.
На образцах, нспьпывавшихся при давлении от б,з 10» до 6,5 х х 10з Па„наблюдалась отслаявающаяся темная зеленоватая оксидная пленка, црнчем при более высоких температурах отслаивание происходят сильнее. Следовательно, при использовании нихрома в качестве материала нагревателей вакуумных печей сопротивления срок службы нагревателей в интервале давлений 1,3 - 1О» + 6,5 10» Па можт; быть в 1,5 — 2 раза меньше, чем при атмосФерном давлении.
Скорость массоуноса сплава Х15Н60ЮЗА в высоком вакууме прн 1200 — 1300 'С существенно ниже [31 (табл, 1,27), что можно объяс. нять влиянием алюминия на твердый распвор н образованием на поверхности нагревателя оксцппой пленки. Фазовый состав пленки при нагреве в вакууме точно не известен. Образующаяся на воздухе шпннель М)А1зО», преобладающая в окалине сплавов, содержащих алюминия, может днссоцинровать при 1100'С и 10 "Па.
В вакууме основной составляющей оксндной пленки, очевидно, должна быть А1»Оз. Оксидяая пленка нз А1зОз имеет лучшие защитные свойства для сплава,чем пленки из К1О н СгзОз. Испытания опытных нагревателей, проводившиеся в камере с кера. мнческой теплоизолявией, подтвердили, что скорости массоуноса сплава Х15Н60ЮЗА при давлении 1,3 ° 10 з Па меньше, чем сплава Х20Н80, благодаря пленке А!зОз, образовавшейся как за счет остаточного кислорода, так н за счет кислорода и паров воды, десорбирующихся из теплоизоляллн.
При этом наблюдавшаяся убыль массы сплава Х15Н60ЮЗА в 2 — 3 раза меньше, чем сплава Х20Н80. Усредненные значения скоростей массоуноса железохромоалюминш вых сплавов представлены в табл. 127. Сплавы ОХ23Ю5А (ЭИ-595) и ОХ27Ю5А (ЭИ 626) испаряются прая тически одинаково. Температурная зависимость скорости массоуноса»ч г/(смз с) этих сплавов может быть представлена следующим выражением [3): 18 ьг = 9,682 — 25 400)Т. (133) 64 '"',"ф.22. Изменение электрического влэнил нагревателей из спла- ЯО3А щ 1300 С т:: -" нагреватель без предвзрвтель"": окислевиа на воздухе, р ', 'ОТЗ Па; 2 — нагреватель после ,,:;Ли. окислении на воздухе, р Па; 3 — нагреватель беэ прелого окислении на воздухе, ''й', Па," 4 — нагреватель после бО ч на воздухе, р= 1 На М ° Гй яу 2с 73 уо К р аПЛЮЛа лзс Аху рак и иу ,ет 1.23.
Зона температурной зависимости ско., апй исларенил конструкдионных стелса .3183Н18. 2Х13, 1Х18Н9Т, Х14Г14НЗР й3 Е7 71 73 7УЭРетДН 63 :"~1есиультаты контрольных испьпаний при 1300 'С нагревателей иэ ОХ27Ю5А при различном разрежении (рис. 1.22) показали, ";:,'нри 10 з Па электрическое сопротивление нагревателя увеличи'" "ла 13% эа 77 ч. Под рыхлой, легко снимающейся пленкой на но- сти виднта быти крупные раковины.
Попытка использовать влия',йрелварнтельно образованной на волнухе в течение б0 ч оксидной н на увеличение срока службы нагревателя в том же вакууме не а к положительным результатам, хотя срок службы несколько силен: за 309 ч электрическое сопротивление его изменилось з13й%. Изменение электрического со- ения н обоих случаях вызывалось ую очередь испарением.
~';,:" ри более высоком давлении (5,2 Па) службы нагревателей существенно ся (за 450 ч изменение злектрн- го сопротивления составило только ' .':5%). Следовательно, и образующиеся 3 ' 'этом разрежении и получаемые пред- тельно на воздух» оксидные пленки '28зют скорость массоуноса сплава в ";5 раза по сравнению с расчетными, денными в 131. Таким образом, ре,, Маты испытаний опытных нагревателей 7 дили, что их срок службы при Па определяется в основном ско,стцо испарения.
Ю Конструкционные нержавеющие стали. Конструкционные стали 1Х18Н9Т, 2Х13, Х23Н18, Х14Г14НЗР при всех исследо. ванных температурах уменьшают свою массу, как следует из рис. 1,2Ь. В начальной стадии скорость массоуноса несколько выше, чем при длн. тельной выдержке. Скорости массоуноса всех исследованных сплавов несущественно отличаются друг от друга, как это следует иэ рис. 1.23.
Скоросп массоуноса ю, г/(смэ с), нержавеющих сталей в литерах ле 950 — 1100 'С может быль представлена выражением [3] 18 ю = (4,'35 з 0,354) — 16 8801Т. (1.14) Полученные скорости массоуноса для отечественных сталей в основном совпадают с данными для аналогичных сталей, используемых эа рубежом 131. По сравнению с железом и никелем (табл, 1.21) скоростн массг уноса нержавеюших сталей (по средним значениям) прн сревннтелыа: низких температурах 900-1000 'С приблизительно равны, тогда как при температуре 1300 'С вЂ” на один-два порядка ниже. Поэтому нержавеющие стали находят широкое применение в качестве элементов конструкпяй вакуумных злектропечей в тех случаях, когда прочностные характеристики соответствуют требованиям, предьявляемым к д талям Главе е топая ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ КОНСТРУКЦИИ ВАКУУМНЫХ ЗЛЕКТРОЛЕЧЕИ 2.1. Требования к вакуумиыае снсгювам~ обаепечнваещнм необходимое давление н сосне остаточной среды Наиболее рациональным представляется разделю~не вакуумных печей на ниэкотемпературиые (до 1150 'С), среднетемпературные (1150 — 1600'С) н высокотемпературные (вьшю 1600 С).
Разделение вакуумных печей по рабочему давлению представляет собой более сложную задачу. Здесь следует различать требования к вакуумным системам, обеспечиваюшие необходимый уровень пар. циальных давлений активных газов для условий выдержки прн данной температуре и для охлаждения, н требования по суммарному давлению остаточных газов.
При определении давления остаточных газов во время выдержки молле в первом приближении ориентироваться на данные из графиков температурной зависимости упругости пара и днссоциацин соедя нений (см. рнс. 1.3-1.6) . Табвве42Л, Рекомендуемое естьгечвос дьввсвве газа в вэкууьввнх вечах врв нагреве рвзлвчвьгв мстьивов„па киююрод Углерод вравельвые двавмвв, кетарме обеспечены в лромышленесх вечах ые давлений, которые чзствчво могут быль достигнуты в лромьлд- 1 учитывается, что в печах, откачиваемых пароыасляныын ымн насосами, остаточная среда прн 1000 вС н выше соовном нэ водорода, оксидов углерода н азота [19).
Коннслорода н этой остаточной среде находятся на уровне тх долях) 10 з — 1О 4%, т. е. парцнальное давленне кислостьтре порядка ннже остаточного давления в печи", соазота 1-10%, т. е. парцнальное давление на однн-два по- а концентрация оксида углерода н водорода составляет по обьему, т. е. парцнальйое давление каждого нз зтнх в того же порядка, что н общее остаточное давление в твгай Цврковий Гафнвй Ввладвй Нвобвй Хром Молибден твтгл Яирковий Гвфнай Вададай Ниобий Хром Молвбдсн Вольфрам Гвфввй Ниобий тантал Молл ГВгсв Вольфрам 10"те 10-24 10 зз 10 г 10 10"г 10~ 10 -10 10 -10 10 14-10 ге 10-а 10-14 !О 4 — 10 10 7.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
