справочник (550668), страница 34
Текст из файла (страница 34)
При содержании феррита более 10-15 т' сопротивление разгаростойкости снижается весьма существенно. Карбиды или ннтерметаллиды сильно снижают разгаростойкость при содержании более 5-8 % и неравномерном их распределении [24). Для основной группы штамповых сталей, чем больше пластичность (вязкость), тем выше разгаростойкость. Для сталей, используемых в пресс-формах и для жидкой штамповки, влияние пластичности на разгаростойкость сказывается в меньшей мере. Возникновение трещин является следствием активного воздействия жидких металлов (эффект Ребиндера [46)), коррозии и эрозии.
Для изготовления деталей, работающих в условиях ударно-абразивного изнашивания, широко применюот высокомврганцовистые стали [241, в частности аустенитиая сталь ьмрки 110Г! 3 (1 — 1 3 % С, 11-14 % Мп, до 0 3 4А 81, ~ 0 03 98 Р и ~ 0 03 % 8). В витом состоянии ее структура представляет аустенитную матрицу и карбиды. Дла повышения прочности и пластичности ее закаливают в воде от 1100-1150 С (этим достигается растворение карбидов н получение более однородного аустенита). Термически 176 обработаннаа таким образом сталь в результате деформировання и ударного воздействия в процессе эксплуатации наклепываетса н приобретает высокую износостойкость. Из стали 110Г13 изготовляют звенья гусениц (траки) тракторов н других гусеничных машин, шары дробильных мельниц, щеки камнедробилок и другие изделия, работающие при ударио-абразивном изнашивании, Высокой износос ойко ъю ри знач е ных давлениях и уд рных нагрузках б,а дают высококобальтовые (20-30 % Со) твердые сплавы.
Их применяют для оснащения бурового и ппвмпового инструмента, работающего при значителышх ударных нагрузках. 3.5. Кавитациоиио-стойкие материалы Выбор кавитационно-стойких материалов определяется особенностями их работы в условиях кавитацин. В движущемся потоке жидкости при уменьшении давления до уровня, меньшего, чем упругость насыщенных паров, возникает нарушение оплошности, образуются полости, каверны, пузыри.
При движении они сокращаются и исчезают (захлопываются). При смыкании полостей материал, контактирующий с жидкостью, испытывает гидродинамические удары, в результате которых происходит разрушение и эрозия. Давление при этом достигает 126-250 МПа, а температура 230-720 С.
В кавитационном разрушении материала определенное значение имеет абразивное изнашивание, так как в потоке жидкости в том или ином количестве всегда имеются абразивные частицы (22, 24]. На разрушение также влияет электрохнмическая коррозия, которая сказывается в большей степени при малых скоростях потока.
Наиболее весомым процессом, определяющим разрушение материала в процессе кавитации, является механическое силовое воздействие, приводящее к разрушению при контактировании. При таком воздействии разрушение может произойти вследствие усталости, хрупкого илн вязкого отделения частиц. Кавитвцня вызывает пластическую деформацию поверхностных слоев. При этом создается определенная степень деформационного упрочнениа металла с возможным последующим разупрочнением. Однако, как правило, в процессе кавитации наблюдается повышение твердости, что указывает на преобладание процессов упрочнения. При увеличении кввнтационного воз- / действия свойства металла (прочность, пластичность, твердость и др.) непрерывно нзмеияютсж Энергия З0 деформации расходуется на разрушение: большая же Си у ее часть превращаетса в теплоту, идет иа накопление Ав дефектов, меньшая расходуется на фазовые превра- 40 щения, если они могут протекать в сплаве.
ь В инкубационный (начальный) период энергия / удара в основном расходуется на пластическую де- 0 формацию. Прн этом металл наклепывается. При ка- 3 !О 40 т, мии визвцнонном разрушении деформашонное Упрочив рис. 3.$. Относительное измене- ние и кннетика изменения твердости у металлов с иие микретверлести разных меоднотипной решеткой отличаются весьма существен- теплов при микроулврном иагруно (рис. 3.5) [391. женин 177 320 Ье, мг Никель и медь упрочняются очень быстро и для них дос- тигается предельное насыщение за короткий промежуток 480 времеви. Иначе ведут себя железо и золото.
Они имеют большую кавитационно-эрозионную стойкость. В развитии кавитационно-эрознонного разрушения зна- 1 чнтельная роль отводится структурному фактору. Так, стали феррнпюго класса сопротивляются кавнтационному разрушению хуже, чем аустенитные (рис.
3.6) (39]. Кавнтационная стойкость обратно пропорциональна размеру зерна. Легнро- 240 ванне увеличивает кавнтационную стойкость. Для сталей ферритного класса более эффективно легирование хромом. чем кремнием. Еще больший эффект достигается прн легировании молибденом. У аустеннтных сталей легирование в значительно большей 60 степени влияет на сопротивление кавнтационному разру- шению, чем у ферритных. В качестве легирующнх компонен- 0 тов в них используют марганец н никель.
По продолжительно- ! 3 5 11 „сти инкубационного периода и кавнтационной стойкости марзерйа ганцевые стали существенно превосходят никелевые. Кавнтацнонная сгойкость резко повышается при распаде аустеРвс. 3.4. Влианве велнчн- ннш с сбрвзощнием мартенснтной структуры Мартенсит ие ны зерна на сопративле- стью. Максимальная кавнтационная стойкость достигается пря нне разрушению феррита (7) н аусгеиита (2) (Лев ямассызабч) - 0'4 % С Лаяьнейшее повышение содержания углерода не приводит к увеличению кавнтационной стойкости. Мартен- ситная структура обеспечивает большую кавитационнузо стойкость не только в сталях, но и в медных и титановых сплавах (39].
Стали аустенитного классе относят к сплавам с нестабильным твердым раствором. Под влиянием деформации от воздействия захлопывающихся пузырьков при кавитацнн аустенит превращается в мартенснт. У мартенснта, образованного в процессе деформации, субзерна имеют малые размеры, а искажения решетки проявляются в большей степени, чем у мартенснта, образованного в результате закалки.
Поэтому твердость первого выше, чем второго. Такие стали хорошо сопротивляются разрушению при кавитации. Предложены два варианта получения мартенснтиой структуры, обладающей высокой кавнтационной стойкостью (39]: 1) использование легированных хромом и марганцем стали, которые образуют нестабильные твердые растворы, способные упрочвпъся при деформации в процессе эксплуатации либо вследствие образования мартенснта; 2) образование в сталях безуглеродистого мартенснта, упрочюпощего их прн последующем старении. К сплавам первой группы относятся аустеннтные стали, типичным представителен которых является сталь ЗОХ10Г10 (табл. 3.31) (39]. В структуре литой стали карбиды расположены по границам зерен и двойников. После закалки от 1100 С и ковки структура стали полностью аустеннтная.
Распад аустенита проходит очень интенсивно при пластической деформации; при этом достигается высокая степень упрочнения. Стойкость этой стали к кавнтационным разрушениям по сравнению с другими сталями, применяемыми в гидротурбостроенин, существенно выше. 178 Табака 3.3д Химический состав, свойства и кавитаннеиная стойкость некоторых сгаяей, используемых в гияретурбестрееиин Потеря массы после б ч испытаний.
Нередко в рабочих условиях детали должны сочетать высокую кашпационную стойкость с коррозионной и абразивной стойкостью. С этой целью в хромомарганцевые стали, содержащие, % (мас.): до 0,1 С, 13-17 Сг и 10-15 Мп, добавляют 0,1-0,3 % Хь К сплавам второй группы относатся стали с высоким содержанием никеля н низким — углерода (0,03-0,05 %), что позволяет прн закалке получать безуглеродистый мягкий мартенснт. Легируюшие элементы подбирают с учетом того, чтобы прн отпуске происходил распад пересыщенного твердого раствора с образованием иитермсталлидов. Такими лсгирующими элементами являются алюминиЯ н титан, которые в сочетании с никелем могут давать интермсталлиды типа КйзТ1, КбзА! н Кйз (Т1, А!).
Разработан новый класс сталей, названный трнпсталями, в которых превращение инициируется деформацией (угал4огтайоп!лйгсег! Рйиггсяу). Высокая прочность и пластичность, а также кавитационная стойкость достигаются у них выбором определенного соспаа ешли, а также режимов термической обработки и температурной деформации. Трипсгаяи имеют соспщ % (мас.): 0,3 С, 9 Сг, 8 %, 4 Мо, 2 Мп, 2 $! или 0,25 С, 25 %;— 4 Мо, 1,5 Мп. Эго сплавы, сочстмошие самую высокую прочность и влэкосп. Поэтому трипстали являются самымн надежными конструкционными материалами. Кавитационша сгойкость чугунов, как правило, ниже, чем стали. Наиболее слабыми участкамн микроструктуры, подверженными разрушению от кавитации, являются графятовые включения.
Серый чугун с пластинчатым графитом обладает низкой кавнтационной стойкостью. По сравнению с серым чугун с шаровидным графитом имеет более высокую сопротивляемость кавигационным разрушениям, а белые чугуны обладают значительно большей кавитационной стойкостью. Кавнтационнаа стойкость чугунов зависит ис только от формы графита, но и от прочности металлической основы на границах раздела с графитом. С целью увеличения прочности основы чугуна его легируют чаше всего никелем нлн молибденом. Например, легированный серый чугун, содержащий ! % Н1 и 0,28% Мо, имеет в два раза большую кавитационную стойкость, чем нелегироваииый (39]. Нередко в условиях воздействия кашпицни работают детали, изгоювляемые из цветных сплавов (79].
Наиболее распространенными являются медные сплавы. Различие в кавитацнонной стойкости медных сплавов определястсл фазовым составом. Медные сплавы имеют мягкую пластичную о;фазу и твердую хрупкую ]3-фазу. Разрушение сплава от микроударов при кавнпщии начинается на границах и распространяется в сторону менее прочной а-фазы. С увеличением количества ]1-фазы и более равномерным ее распределением кавитацноннвя стойкость возрастает. В бронзах со структурой а-твердого распюра повышение кавитацнон- Таблица З.ЗЗ. Сравнительная стейкесзь бреиз се сгрукгурей е- и [1-Фаз Еще в большей степени легирование повышает кавитационную стойкость в бронзах со структурой р-фазы (табл. 3.33). Существенно влияет на кавитационную стойкость форма структурных составляющих. Предпочтительной являетса зернистая форма, а не пласпшчатая, так как она способствует меньшей конценграции напряжений и распределяет энергию удара на большую площадь.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
