справочник (550668), страница 75
Текст из файла (страница 75)
Хром, кобальт, молибден, вольфрам, ванадий, гафний упрочнают твердый раствор, основу сплава. Кроме того, хром играет аативную роль в защите сплавов от окисления; молибден, вольфрам, ванадий образуют в сочетании с хромом упрочняющие сплав каРбндные фазы МетСэ, МеыС4, МеьС. Алюминий, титан, ниобий и тантал помимо упрочнення твердого распюра образуют с никелем интерметаллндное соединение сложного состава, например, типа ()ч1, Со)э (А1, Т1, )чо, Та); кроме того, карбидообразующие элементы этой группы образуют карбиды типа МеС. Углерод, бор, цирконий, а также лантан, цернй, неодим, которые вводят в количествах, не превышающих десатые и сотые доли процента, образуют фазы внедрения, упрочняют границы зерен вследствие образования сегрегаций по границам зерен, рафинируют металл от примесей.
Эффективными упрочннтелямн сплавов являются трудно растворимые оксиды типа ТЬОз, ЕгОз, А!зОэ. Повышенное количество карбидов, вызванное в первую очередь большим содержанием углерода, отрицательно сказывается на пластичности сплавов. Поэтому в деформируемых сплавах предельное содержание углерода в отдельных композициях соспаляст 0,12 %, чаще всего 0,08 %. Однако содержание углерода ниже 0,03 % также нежелательно, так как долговечность сплавов н длкшльная пластичность снижаются. Для большинства сплавов на основе никеля содержание углерода колеблется в пределах 0,03-0,08 %. Самым простым по составу нз дисперснонно-твердеющих никелевых сплавов является сплав ХН77ТЮ.
Более высокожвропрочный сплав ХН77ТЮР отличается от него присадкой бора в количестве 0,005 — 0,008 %. После закалки сплав обладает относительно невысокой прочностью, но весьма высокой пластичностью. Высокая пластичность сплава в закаленном состоянии позволяет проводить сварку, а также операции пластической деформации в холодном состоянии. Максимальную жвропрочность сплав приобре- л тает после сшрения при 700 С. Введение бора увеличивает длительную прочность сплава ХН77ТЮ. Этот эффект был затем широко использован прн создании жаропрочиых сплавов на основе никеля. Последующие разновидности сплава ХН77ТЮР отличаются от него более высоким содержанием типша.
акюминиа и дополнительным введением ниобия, что повышает количество 7'-фазы, выделшощейса при старении (табл. 6.56). Таблица 6.56. Свойства сплава ХН7ЕМВТЮБ прн различных температурах 1171 412 прочности, ползучести н выносливости спла- ' При 600 С.' При 900 С. а также чувствительность к надрезу при испытании на длительную прочность 117]: ь С................. 650 700 800 а, МПа............... 600 400 250 Время до рирушения образцов, ч: гладких..........., 280 220 100 сиадрсзом(г=0,1мм)..... !2-17 35-130 90-140 Наприкеиие при испытании.
С целью упрочненна твердого раствора в сплавы вводят молибден, вольфрам, ниобий (табл. 6.57, 6.58). Чтобы сохранить удовлстворнзельную пластичность сплавов, в ннх снижают содержание хрома. Однако уменьшение его количества нюке 15 86 влечет за собой снижение сопротивления окислению. Позтому сплавы с низким содержанием хрома требуют защиты от газовой коррозии. Тебяяеа 6.51.
Механические саейстаа сплава ХНООТБЮ ирв розлнчвых температурах 117] Тебяива 6.58. Пределы длительной прочности и аыиеслваасти силва| ХНООТБЮ, МПа ]17] При мечен не. При симметричном пиале негруженая о, составляет 420, 390 и 370 МПа о 7 $ прн Ф, равном 1О, 1О, 1О циклов соответственно. ' В числителе -для гладких образцов, а в знаменателе — дяя образцов с иаяреюм. 413 Ниже приведены пределы длительной ва ХН70МВТЮБ 116], МПа: ОС........,,20 оно ом "одпоо ..
° . о, .......... 420 650 700 620 480 600 420 300 350 370 800 250 230 180 350 850 180 230 180 !80 При горячей деформации высоколегированных жаропрочных сплавов имеются следующие особенности: 1) малая пластичность при всех температурах; 2) высокое сопротивление деформации, включая и однофазную область твердого раствора; 3) узкий температурный интервал деформации; 4) высокая чувствительность к перегреву (нагрев выше определенной температуры приводит к катастрофическому снижению пластичности).
Комплексно-легированный сплав с интерметаллидным упрочнеинем ХН70ВМТЮ сочетает высокую жаропрочность с достаточной пластичностью и вязкостью (табл. 6.59-6.61). Таблица 6.59. Механические свействв сплава ХН70ВМТЮ ири различных температуры 1171 Таблица б. 60. Механические свойства спвввв ХН70ВМТЮ 1171 Таблица б.б1. Преавлы ялительией иречиеспс сцлвав ХН70ВМТЮ 1171, МПа а С,.....
20 600 700 800 850 900 Щ ??ц Ий ?йц ?лй 240 280 290 — 190 а,МПа... 250 В числителе — лля гладких образцов, в знаменателе — лля образцов с надрезом. 414 П р и м е ч в и и е . В чисвимле — лвв глвмасх ебрвзцав, в знаменателе — ллв образцов с надрезом. 7 Предел выносливости сплава ХН70ВМТЮ при У " 10 циклов в зависимости ст температуры измеряется следующим образом (17): Пределы длительной прочности н ползучестн зтого сплава приведены ниже 117), МПа: ~,'С....,..... 650 750 800 о ........
— 560 240 о,ще ......... 550 250 175 а„, ......... 470 215 145 о ... 440 200 120 о~сею .... 400 180 125 Легнрованне кобальтом позволяет повыснть жаропрочные свойства без потери, а иногда н с повышением характернстнк пластичности (табл. 6.62, 6.63). Таблцца 6. 62. Меканнческне свойства сплава ХН55ВМКЮ Таблица 6.63. Пределы длнтельней нречнестн н аынеслнвестн сплава ХН55ВМКЮ, МПа Сведения об нспользованнн сплавов этой группы даны в табл. 6.64. Тайскца б.бд Прнмсрнее назначснне некатерык ямренречнык салаева на есневе ннкелв 117! 415 6.4,3. Сплавы па основе тугеплавкпх металлов К тугоплавкнм относят металлы, имеющие температуру плавления выше 2000 С.
По комплексу свойсгв и доступности для практического применения важное значение имеют вольфрам, молибден, ниобий, тантал. В табл. 6.65 приведены основные физические н механические свойства тутоплавких металлов, которые зависят ст способа получения металлов, нх чистоты. Таблвеа б. 65. Физические и механические свойства (ирн 20 С! тугеилааких металяев [17] Вольфрам и молибден охрупчиваются при незначительном содержании примесей. Особенно снижает характеристики пластичности и повышает температуру перехода в хрупкое состояние кислород. В технически чистом молибдене, содержащем 0,02 % Оз, температура перехода в хрупкое состояние составляет 300 С.
При уменьшении концентрации кислорода до 0,0001 % молибден оказывается пластичным до -196 'С. Тантал и ниобий выгодно отличаются от вольфрама и молибдена высокимн показателями пластичности, технологичности, низкими температурамн перехода в хрупкое состояние. Ниобий вакуумно-дуговой плавки — наиболее распространенного способа получениа полуфабриката — имеет температуру перехода в хрупкое состояние — 185 С. Вследствие высокой пластичности ниобий и тантал хорошо обрабатываются давлением и свариваются аргонодуговой или электронно-лучевой сваркой в вакууме.
Точечную сварку листов толщиной менее 0,5 мм можно проводить на воздухе. Тантал и ниобий применяют в химическом машиностроении, электронике, вакуумной технике, метаялургнн и других областях. Исключительно высокая химическаа стойкость в агрессивных средах позволяет применять тантал и ниобий для изготовления кислотоупорной аппаратуры. Общим недостатком тугоплавкнх металлов является низкая жаростойкость, исключающая возможность использования нх в качестве жаропрочиых материалов без специальных защитных покрытий.
Успешно в качестве жаропрочных материалов тугоплавкие металлы могут работать в вакууме н в атмосфере инертных гаюв. При легнровании тугоплавких металлов жаропрочность инобня и тантала повышается, а технологические свойства молибдена и вольфрама улучшаются. Основные виды продукции из тугоплавких металлов и сплавов регламентированы техническими условиями, в соответствии с которыми выпускают полосы, пластины, проволоку, трубы, фольгу и пр.
Наиболее изучены жаропрочные и сравнительно технологнчные ниобневые сплавы, предназначенные для работы при 1100-1300 С. Жеропрочные танталовые сплавы применюот при 1300-1500 С, однако они более дефиципы и дороги в связи с повышенной 416 стоимостью тантала. Из тугоплавких металлов У)А группы наибольшее внимание уделяется молибдену. Металлы этой группы предназначены для работы при 1250-1450 С.
Сплавы на основе вольфрама в качестве жаропрочных конструкционных материалов могуг работать выше ! 650 С. Сплавы иа основе вольфрама Нелегироааиный вольфрам обладает недостаточной технологической пластичностью н имеет высокую температуру перехода нз пластического состояния в хрупкое. Разработка жаропрочных сплавов вольфрама преследует в основном две цели — повышение технологической и ннзкотемпературной пластичности, а также его жаропрочности. Наиболее полно исследованы сплавы вольфрама с молибденом. В США освоено промышленное производство сплавов вольфрама с ! 5 и 20 % Мо.