строение (557054), страница 64
Текст из файла (страница 64)
Измельчение зерна, сопровождающееся снижением удельного количества примесей на единицу поверхности границы зерна, существенно повышает пластичность и снижает температуру хладно- ломкости. Методом борьбы с хладноломкостью главным образом является очйстка от примесей раскислением, модифицированием металлов, вакуумной плавкой, введением специальных добавок (Ег, Т1, Н1, 1.а, Се и Ч вЂ” элементов высокоактивных по отношению к примесям, соединяясь с ними они удаляют примеси нз твердого раствора, образуя дисперсные, равномерно распределенные выделения. Целесообразно легирование рением, влияние которого связано с перераспределением кислорода и образованием сложных оксидов (Мо>сеО и ЖйеО), располагающихся в виде глобулей по границам и внутри зерен.
Защита от окисления. Тугоплавкие материалы обладают низкой стойкостью к окислению при высоких температурах. Исключением является только Сг, жаростойкий до 1000 'С, вследствие образования при взаимодействии с кислородом плотной защитной оксидной пленки Сг,О,. Удельный объем оксидов тугоплавких металлов значительно выше удельного объема основы, поэтому происходит растрескивание и отслаивание. Кроме того Мо и ТЧ образуют при 700 ... 800 'С, летучие оксиды МеО,. Применение тугоплавких металлов требует нанесения защитных покрытий, без покрытий они могут быть использованы для работы в вакууме, инертных средах, парах и расплавах щелочных металлов. Методы соединения.
Затруднения при соединении тугоплавких металлов связаны с особенностями их структуры и повышенной химической активностью при нагревании. При пайке и сварке в зоне соединения образуется сплав, обладающий повышенной склонностью к хрупкому разрушению, вследствие легирования присадочными материалами и загрязнения примесями. Поэтому свойства сплава в месте соединения определяются условиями, в которых осуществляют сварку или пайку. Сварка тугоплавких металлов требует хорошей защиты от воздействия атмосферы и использования концентрированных источников нагрева. Применяется аргонодуговая сварка в вакуумных камерах или в камерах с контролируемой атмосферой (например, заполненных аргоном).
Рационально использование электроннолучевой сварки, термодиффузионной в вакууме. Для изделий малых толщин возможно использование лазерной сварки, контактной и сварки трением. В конструкциях летательных аппаратов в перспективе все больше будут использоваться тугоплавкие металлы и важной характеристикой становится -их удельная прочность, изменение которой с температурой показано на рис. 147.
Так до 1370 'С значительным преимуществом обладают ХЬ и Мо с титаном, выше 1370 'С наибольшую удельную прочность имеет >Ч. ба /о (> ббб Арба ЬВ> Ь 'С ме йс,я Рнс. 148. Влаиине ренин иа пв (>) не (У) переходных металлов УА (а> и У1А групп (б) Рис. 147. Иемеиенне удельной проч- ности тугоплавиих металлов: Мо с ол и ™т нн иь+ т> м>; уу (г>; та (4) от температуры Молибден н сплавы на его основе Основные свойства Мо (молибден) приведены в табл. 26.
Большой интерес авиационной, космической и атомной техники к молибдену и его сплавам объясняется удачным сочетанием фи- При создании жаропрочных сплавов на основе тугоплавких металлов„предназначенных для работы при 1100... 1700 'С, а для вольфрама и до 2500... 3000 'С, используют известные механизмы упрочнения: твердо-раствориое, дисперсионное твердеиие, упрочнение дисперсными частицами (оксидами, карбидами и др.) и деформационное упрочнение. Возможна комбинация этих методов. Температурные интервалы реализации механизмов различны. Так деформационное упрочнение интенсивно исчезает в температурном интервале рекрисгаллизации (0,4 ...
0,5) г , упрочнение дисперсными частицами сохраняется до более высоких температур (= 0,7 1п,). Температурные интервалы разупрочнения для разных механизмов условны, так как зависят от многих факторов. Большинство существующих сплавов представляют собой малолегированный титаном, гафнием и цирконием твердый раствор. Упрочиение в них достигается благодаря выделению дисперсных включений второй фазы, которая образуется в результате взаимодействия тугоплавких металлов с примесями внедрения.
К высоколегированным сплавам относятся сплавы на основе '>А>' и Мо систем >А>' — >де, Мо — )те, % — Мо. Рений существенно повышает пластичность и свариваемость, снижает температуру хладноломкости. На рис. 148 показано влияние легирования рением на механические свойства металлов ЧА (Ч, Ь)Ь, Та) н Ч1А (Сг, Мо, '>й>' и др.) групп. д Лу у ~ гу ягр вико-хнмических и механических свойств: хорошая жаропрочность, высокий модуль упругости, малый ~ лю коэффициент теплового расширения, удовлетворительная термоя аз» стойкость, хорошая электропро- водность при почти вдвое меньшей ууу плотности по сравнению с вольфрамом.
Молибден более технологичен, чем Ж и Сг. лг уу Недостатком Мо является высокое значение температуры хладноломкости и отсутствие жаростойРнс. 140. Оннсленне мол нбдена прн различных температурах кости. Мо окисляется при температурах несколько -» 200 'С (рис. 149), а при температурах -» 500 'С образуется летучий оксид — МоОгм температура плавления которого — 750 'С. При 1 = 770 'С скорость испарения становится равной скорости образования оксида. Выше 980 'С скорость испарения увеличиваетсн настолько, что расплавленный оксид уже не обнаруживается на поверхности металла.
В окислительных средах Мо и его сплавы применяются с защитными покрытиями типа термодиффузионных силицндных покрытий; покрытий жаростойкими эмалями, комплексных покрытий, например, термодиффузионного и эмалевого; электролитических покрытий, например, хромо-никелевых; защитных покрытий, наносимых методом плазменного напыления, например, напыление оксидов А!»О„ЕгО„Н1Оа н др.
Возможность использования сплавов Мо в большей мере определяется его низкотемпературной пластичностью и обрабатываемостью. При содержании примесей азота, водорода, кислорода ~ 0,0001 % и 0,0012 % углерода после электронно-лучевой зонной очистки температура хладноломкости равна — 270 'С, Отрицательное влияние кислорода можно существенно снизить введением активных к кислороду элементов (С, В, А!, Се, Т1, Хг и РЗМ), которые являются раскисляющими присадками, связывающими кислород в тугоплавкие окснды. В присутствии РЗМ изменяется растворимость кислорода в Мо, образуются летучие оксиды, удаляемые из жидкой ванны.
С углеродом Мо образует карбиды Мо,С и МоС, концентрация карбидов по границам зерен способствует в большой мере про. явлению хладноломкости. Легирование Ке, Ге, Со, %, увеличивает растворимость С в Мо, уменьшая склонность к хладноломкости. Карбидообразующце 'элементы, образуя дисперсные, термодц намически стабильные карбиды (Т!С, ЕгС), снижают температуру хладноломкости и увеличивают ннзкотемпературную пластичность.
С водородом и азотом Мо образует тр, ' неустойчивые нитриды и гндриды. тг ОДновРеменное повышение пРоч- гуру ности и низкотемпературной пла- НЕ стичности в молибдене и его сплавах гл»7 наблюдается при легировании ре- ю нием — так называемый «рениевый »г эфФект», уцр Жаропрочность молибденовых 00 сплавов зависит от степени легиро- н» вания, характера взаимодействия легирующих элементов с основным ме- и 40 4о уг 1р ху гу таллом и технологии их получения. Легюрующве илеменвы, % РабОтЫ ПО СОЗдаНИЮ МОЛИбдЕНОВЫХ Рнс. 160. Влнннне легар»васах злесплавов цаправлены ца полученце ментов на температуру ренрнстал- лнзвпнн молл«дена сплавов с более высокими значениями температуры рекристаллизации и пониженными значениями температур хладноломкости. На хладно- ломкость большое влияние наряду с легирующими элементами, оказывает структура: величина зерен, распределение избыточных фаз, их состав н размер.
Температура хладноломкости сплавов молибдена снижается при холодной деформации, которая изменяет тонкую структуру и характер взаимодействия примесей. Такое влияние деформации справедливо н для других представителей металлов ИА группы. Требование достаточной технологической пластичности ограничивает пределы легирования Мо. В качестве легирующих элементов используют Хг, Т1, Н1, ИЬ, 101, которые образуют с молибденом твердые растворы замещения и упрочняют его. Ке, в отличие от других легирующих элементов, даже в больших количествах вплоть до 50 % увеличивает характеристики пластичности. Введение ц! до 30 % незначительно снижает технологическую пластичность.
На рис. 150 показано влияние легирующих элементов на температуру рекристаллизации молибдена. В низколегированных сплавах дополнительное упрочненне создается наклепом. К группе низколегированных однофазных сплавов относятся сплавы ВМ!, ЦМ2А, ВМ2 системы Мо — Т1 — Хг, содержащие 0,08... 0,4 % Уг, 0,2... 0,4 % Т1 и ( 0,01 % С. Длительная прочность деформированных сплавов составляет для ВМ1 о11,ф = 190... 200 МПа, для ЦМ2А а11з»1 = 65 МПа, Свойства прессованных изделий из молибденовых сплавов можно улучшить, используя гидроэкструзию. Так, прн степени деформации равной 80 %; предел прочности !ов) повысился с 800 МПа для исходного горячепрессованного молибдена до 1250 МПа после гидроэкструзии с одновременным увеличением при этом ударной вязкости.
Более высоким уровнем жаропрочности обладают гетерофазные, термически упрочняемые сложнолегированные молибденовые 07Г сплавы, но они менее пластичны. В эти сплавы введены углерод и карбидообразующие добавки Т1, Хг, Та, Н! и др. Образующиеся высокодисперсные карбиды Т)С, ХТС, Н(С способствуют повышению прочности и жаропрочности сплавов. К гетерофазным сплавам этого типа, обладающим большой жаропрочностью, относится сплав ВМЗ, содержащий Т1, Хг, г!Ь и повышенное количество углерода 0,25...
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
