строение (557054), страница 58
Текст из файла (страница 58)
137. Влнявве отпуска вается неравномерностью распада мартен яа 'ударную вязкость легнсита по обьему и границам зерен Менее рованнои стали прочные приграничные слои зерен, претерпевающие почти полный распад на феррито-цементитную смесь, играют роль концентраторов напряжений, что в итоге вызывает хрупкое разрушение. Отпускная хрупкость П-го рода проявляется лишь в результате медленного охлаждения после отпуска при температурах ) 500 'С.
При быстром охлаждении вязкость не уменьшается, а наоборот, возрастает с повышением температуры отпуска. Поэтому отпускную хрупкость П рода иногда называют обратимой, в отличие от отпускной хрупкости 1-го рода, именуе~юй необратимой. Отпускная хрупкость П-го рода вызвана активным карбидообразованием по границам зерен, обеднением в связи с этим приграничных районов легирующими элементами (хромом, марганцем) и диффузией сюда фосфора. При быстром охлаждении стали фосфор не успевает диффундировать из объема зерен к границам и охрупчивать их, Присутствие молибдена (или вольфрама) в стали затормаживает диффузионные процессы, уменьшает разницу в диффузионной подвижности атомов в объеме и по границам зерна и тем самым существенно препятствует возникновению отпускной хрупкости.
Поэтому хромоникелевые стали, легированные молибденом (или вольфрамом): 38ХНЗМФА, 38ХНЗМА, 18Х2Н4МА (18Х2Н4ВА) и другие обладают лучшими свойствами. Они относятся к мартен- ситному классу — закаливаются на воздухе, слабо разупрочняются прн нагреве до 300... 400 'С. Из них изготавливают валы и роторы турбин, тяжелонагруженные детали редукторов и компрессоров. Высокопрочиые стали Высокопрочными называют стали, имеющие прочность 1400... 2000 МПа и более (см. табл.
20). У них повышенная чувствительность к надрезам, склонность к хрупкому разрушению. Этим сталям необходимо иметь достаточный запас пластичности и вяз- Т а б л и и а 20. Ремам термической обработки и механические свойства легироваиимк сталей м мо Отпуск, старение, с я Ь"й ом мя Закелиа, 'с стала 950 200 540 260 530 750 600 1220 800 680 820 780 870 ... 730еа а Двойная напялив " Двовиое стареане кости. К высокопрочным относятся: средиеуглеродистые комплекснолегированные стали, используемые после закалки с низким отпуском (ЗОХГСНА, 40ХГСНЗВА) или после термомеханической обработки (ЗОХГСА, 40ХНМА, ЗОХНЗМА) и мартенситностареющие стали (ОЗН18К9М5Т, Н12К15М10, Н10Х11М2Т).
Последние обладают малой чувствительностью к надрезам, высоким сопротивлением хрупкому разрушению и низким порогом хладиоломкости при прочности О. = 2000 МПа. Основное упрочнение происходит в процессе старения при 450... 500 'С вследствие выделения из мартенситной матрицы когерентно с ней связанных мелко- дисперсных фаз (ЫнТ1, (ь)1А1, 1'евМО, И(нМО и др.).
Мартенснтностареющие стали обладают высокой конструктивной прочностью в интервале температур от криогенных до 500 'С и рекомендуются для изготовления корпусов двигателей, стволов артиллерийского и стрелкового оружия, катапульт самолетов, шасси, гидрокрыльев, корпусов подводных лодок, батискафов, деталей криогенных сосудов, высоконагруженных дисков турбомашин, зубчатых колес, шпинделей, червяков и т. д. Крри й Стали, устойчивые против электрохимической коррозии, называются коррозионностойкими (нержавеющими).
Устойчивость стали против коррозии достигается введением в нее элементов, образующих иа поверхности плотные прочно связанные с основой защитные 246 !8Х2Н4МА ЗОХГСА ЗОХ ГСН2А ОЗН!ЗК9МЗТ 08Х 13 !2Х17 40Х!3 !2Х18Н9 12Х ГЗН9Т !ОХ 13СЮ 36Х18Н25С2 15Х 12ВНМФ 09Х14Н!6Б 45Х! 4Н14В2М !ОХ!! Н23ТЗМР ХН35ВТ ... 860а 880 900 ... 960" 1050 1050 1050 1050 850 !200 1000 1!20 1!00 !140 1000 %0 850 !4 00 1%0 420 2 50 910 240 2 30 350 5 50 750 2 00 320 600 530 1! 50 11 00 ! 650 1%0 600 450 11 40 600 620 500 %5 8 90 500 720 900 830 !2 10 9 20 20 !2,5 64 43 15 17 Гб 35 20 8 30 50 45 45 40 60 50 32 74 63 60 18 58,5 50 35 10 35 1,0 0,5 0,6 0,35 1,0 0,12 2,5 0,5 0,95 2,1 0,3 1,3 пленки, препятствующие непосредственному контакту стали ф 'р с агрессивной средой, а также повышающие ее электрохнмический потенциал в данной среде. Так, введение более 12 % Сг резко изменяет электрохимичес- л мт.
м кий потенциал сталн с отрнца- ТЕЛЬНОГО На ПОЛожнтЕЛЬНЫй И Рис. !уа. Влияние хрома иа алеитрохимиД6Лабт 66 КООРОЗНОННОСтойКОй В аеснна потеиниал меленохромистмх спла- вов атмосфере и во многих других промышленных средах (рис. 138). Нержавеющие стали .разделяют на две основные группы: хромистые и хромоникелевые. Хромистые коррозионностойкие стали (табл. 20) применяют трех типов: с 12, 47, 27 % Сг; при этом в сталях с 13 % Сг содержанне углерода может изменяться в зависимости от требований в пределах от 0,08 до 0,40 %. Структура и свойства хромистых сталей зависят от количества хрома и углерода.
В соответствии со структурой, получаемой при нормализации, хромистые стали подразделяют на следующие классы: ферритный (стали ОХ13, 15Х25Т, 12Х17, 15Х28), мартенситно-ферритный (12Х13) и мартенситиый (20Х13, ЗОХ13, 40Х13). Чем больше в стали углерода, тем полнее протекает мартенситное превращение, тем выше содержание углерода в мартеисите и его твердость. Однако, повышение концентрации углерода в стали приводит к образованию карбидов, уменьшая при этом количество хрома в твердом растворе (именно содержание хрома в твердом растворе и определяет коррознонную стойкость стали).
Высокохромистые стали ферритного класса (12Х17,15Х25Т н 15Х28) обладают более высокой коррозионной стойкостью по сравнению со сталямн с 13 % Сг. Зги стали термической обработкой не упрочняются. Онн используются часто как окалииостойкие. Хромоникелевые нержавеющие стали в зависимости от структуры подразделяют иа аустенитные, аустенито-мартенситные и аустенито-ферритные. Структура хромоникелевых сталей зависит от содержания углерода, хрома, никеля.
Стали аустенитного класса с 18 % Сг и 9... 10 % Н1 (12Х18Н9, 17Х18Н9 и др.) в результате закалки приобретают аустенитную структуру и характеризуются высокой пластичностью, умеренной прочностью, хорошей коррозионной стойкостью в окислительных средах. Эти стали технологичны (хорошо свариваются, штампуются, подвергаются холодной прокатке и т. д.). Нагрев указанных закаленных сталей в интервале температур 400... 800 'С приводит к выделению в пограничных зонах зерен карбидов хрома М„Се и обеднению в связи с этим указанных зои хромом ниже 12 %-го предела.
Коррозионное разрушение носит межкристаллитный характер, приводит к охрупчиванию стали и называется межкрнсталлитной (интеркристаллитной) коррозией (МКК). Для уменьшения склонности сталей к МКК в их состав вводят сильные карбидообразующие элементы — Т( или ЫЬ в количестве, равном пятикратному содержанию углерода (12Х!8Н!ОТ, 12Х!8Н!2Т). В этом случае образуются карбиды типа Т)С, ЫЬС, а хром остается в твердом растворе.
Стали аусгенито-мартенситного класса (09Х15НЗЮ, 09Х!7Н7Ю) получили применение как высоко- прочные. Они хорошо свариваются, устойчивы против атмосферной коррозии. Стали упрочняются следующей термической обработкой: закалкой на аустенит (975 'С) + обработкой холодом ( — 75 'С) + отпуском (старением) при 450 ... 500 'С.
По коррозионной стойкости полуаустенитные стали заметно уступают аустенитным, но в районе температур 400 ... 500 'С имеют преимущества по прочности (табл. !9). Эти стали применяются для изготовления обшивки, сопловых конструкций и силовых элементов узлов летательных аппаратов. й 6. Новые сверхлегкие сплавы Сплавы системы А! — Ы имеют высокую удельную прочность с высоким удельным модулем упругости, поэтому они могут резко снизить вес и стоимость конструкций самолета. Кроме чрезвычайно токсичного бериллия, литий является единственным легирующим элементом, содержание которого в сплаве уменьшает плотность сплава и увеличивает модуль упругости. Каждый процент содержания лития в алюминий-литиевом сплаве снижает его плотность на 3 % и повышает модуль упругости на б %. Добавка к алюминию лития, плотность которого в два раза меньше плотности воды, снижает плотность получаемого сплава до уровня, гораздо более низкого, чем уровень плотности современных авиационных сплавов.
Плотность таких сплавов составляет 2540... 2560 кгlмв, плотность лития — самого легкого металла— 530 кг/мв. Типичный алюминий-литиевый сплав на!О % легче и на 1О % жестче традиционного алюминиевого сплава. Во всех новых самолетных конструкциях, использующих преимущество повышенной жесткости, применение алюминий-литиевых сплавов может привести к снижению веса конструкции в той же степени, что и материалы, армированные волокном (неметаллические композиционные материалы), но без значительного отклонения от существующей разработанной технологии и способов производства традиционных алюминиевых сплавов.
Стоимость А! — Ь| сплавов в 2,5 раза выше стоимости традиционных алюминиевых сплавов. Алюминий-литиевые сплавы со временем заменят большинство сплавов, используемых сейчас в строительстве самолетов, а к !990... 1995 г. процент использования алюминий-литиевых сплавов может превзойти процент использования композиционных материалов. Алюыииий-литиевые сплавы Алюминий-литиевые сплавы являются перспективными авиакосмическими сплавами, обеспечивающими высокие эксплуатационные характеристики и экономию топлива. Сплавы имеют следующие преимущества: повышают жесткость по сравнению с традиционными алюминиевыми сплавами на !О %; снижают вес конструкций на 15 %; могут выпускаться на существующем оборудовании; не требуют замены инструмента и переквалификации рабочих.
Впервые алюминиевые сплавы системы алюминий — медь — литий были разработаны 20 лет назад у нас в стране (сплав ВАД23) и за рубежом (сплав 2020) с низким содержанием лития (1,1 %), имевшие по сравнению с высокопрочными алюминиевыми сплавами более высокую удельную прочность и жесткость. Однако эти сплавы, также как и сплавы системы алюминий — магний — литий имели либо недостаточные прочностные характеристики, либо низкие значения вязкости разрушения и пластичности.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
