lekcii (774103), страница 24
Текст из файла (страница 24)
Отпуск винтервале 400-600°С резко снижаетКС.20Х17Н2Рис.17.26Зак. + выс.отпуск.•••Обработка резанием удовлетворительна после отжига, горячая обработка и сварка затруднены из-заобразованиямартенситаприохлаждении на воздухе.95Х18-износостойкаяподшипниковая КС. После закалки и низкогоотпуска НРСэ >59.Мартенситная сталь с азотом –05Х16Н4АБтребуетсбалансированного количества N (0,1-0,15%), т. к.Ni, С, Nповышают устойчивостьаустенита, а Сr – феррита.
Nb (0,08%)для измельчения зерна. После закалки(1000°С) и старения (400°С) врезультатедисперсионногоупрочнения мартенсита нитридамиполучают высокий комплекс мехсвойств, рис. 17.27. и высокую КС.Х18Н10ТРис. 17.27.В заключение приведѐм классификацию КС сталей, рис. 17.28.КОРРОЗИОННОСТОЙКИЕСТАЛИАустенитно -Аустенитно АустенитныеФерритныеМартенситныеферритные мартенситныеРис.17.28.
Классификация КС сталей по типуструктуры•••••2.3.Коррозионно-стойкие покрытиямогут быть металлическими и неметаллическими.Металлические П делятся на катодные и анодные. Для катодныхприменяют более электроположительный Ме, чем основа. При этомэкранируются анодные участки основы и повышается потенциалповерхности. Недостаток катодных покрытий – чувствительность кмеханическим повреждениям П.Наличие царапин, сколов и т. д. прекращает защиту на повреждѐнныхучастках. Лужение, свинцевание, для стали - катодные покрытия.Лужениеприменяют в пищевой, свинцевание в химическойпромышленности.Анодные покрытия выполняют из более электроотрицательного Ме. Празрушается в первую очередь, предохраняя так основу.Повреждения покрытия не приводят к прекращению защиты, т.
к.большая доля тока коррозии связана с разрушением П. Применяютдля защиты от атмосферной и морской коррозии, цинкование,кадмирование.• Неметаллические покрытия - вещества с ионным илимолекулярным типом связи, диэлектрики или полупроводники.Большое омическое сопротивление подавляет коррозионный ток,коррозия не развивается.• В некоторых Ме на поверхности образуется оксид с ионным типомсвязи. Оксиды на сталях образуются при нагреве на воздухе(воронение), на Аl –естественным образом или при анодировании.• Лакокрасочныематериалысодержатвысокомолекулярныекомпоненты или оксиды, которые являются КС. При недостаточнойадгезии такие покрытия могут отслаиваться, запуская коррозию наобнажѐнных участках.Рис.
17.29.Коррозионно-стойкиепокрытияМеталлическиеАнодные(Sn, Pb)Катодные(Zn, Cd)НеметаллическиеВысокомолекулярные(лаки, краски)Оксидные(воронение,анодирование)3. Химическая коррозия металлов•••••В отличие от электрохимической коррозии, при нагреве вкоррозионно-активных средах не образующих электролитыконструкционные материалы подвергаются химической коррозии иразрушению.В основном это кислородсодержащие среды: сухой воздух,углекислый газ, сухой водяной пар, чистый кислород,серосодержащие газы.Способность Ме сопротивляться воздействию газа при повышенныхтемпературах называется жаростойкостью.Рассмотрим процессы химической коррозии на примере окисления.При комнатных температурах на поверхности Ме образуются тонкие3-10нм (природные) оксидные плѐнки. Они обладают хорошимизащитными свойствами, сплошные, с неискажѐнной решѐткой,подобной решѐтке основы, рис.17.30.Некоторые, например, РЗМ не являются защитными, и окислениепротекает в объѐме.О2МеРис.17.30.•••ОксиднаяплѐнкаРис.17.31.При нагреве растѐт толщина плѐнки, а тип решѐтки меняется,приближаясь к характерному для компактного оксида.
Меняются изащитные свойства плѐнки.ЗС зависят от сплошности покрытия и проницаемости плѐнки дляионов Ме и кислорода. ЗС оценивают коэффициентом объѐма θ,равным отношению атомных масс МеО и Ме,θ= тМеО / тМе.При θ=1-2,5 оксидная плѐнка плотная, при θ<1 рыхлая, не являетсябарьером для кислорода, при θ>2,5 плѐнка растрескивается иосыпается из-за большой разницы удельных объѐмов оксида и Меосновы, рис.30.2. Жаростойкость рыхлых и осыпающихся плѐнокснижается.•••••Для плотной плѐнки ЗС определяются диффузионной подвижностьюионов Ме и О2-.Недостаток тех и других ускоряет диффузию и скоростькоррозии возрастает.ЛЭ с большим, чем основной Ме сродством к О2 накапливаются вплѐнке, повышая еѐ защитные свойства.
Так, добавка 1%Y улучшаетжаростойкость Cr сталей.При высокой концентрации ЛЭ возможно изменение типакристаллической решѐтки. Так, начиная с 13% Cr вместо FеОобразуется шпинель FеО·Fе2О3.Скорость окисления оценивают по изменению массы образца г/(м 2час) или толщины плѐнки мкм/час.Температурные зависимости скорости окисления определяютэкспериментально, моделируя эксплуатационные условия.•••• 3.1.Жаростойкость металловСравнительнаяоценкажаростойкостичистыхМеокислению на воздухе в интервале500-800°С показана на рис.17.32.По скорости коррозии их можноразбить на несколько групп.Минимальнаястойкостьутугоплавких Nb, Та, Мо, W, Тi, Zr.Плотная оксидная плѐнка, ноθ>2,5, возникают напряжения иплѐнкарастрескиваетсяиосыпается.Скорость коррозии при 700-800°Ссоставляет ~10-103 г/м2 ч.•Рис.17.32.Близкие значения скорости коррозии у Мg, θ=0,8 Причина кроется в образованиирыхлого оксида, не имеющего барьерныхсвойств.
Скорость коррозии при 500-600°Ссоставляет ~10-1-1 г/м2 ч.• Сu, Fе, Ni, Сообладают удовлетворительной стойкостью к окислению.Образуют с кислородом плотные, нодефектные оксиды, что определяетвысокую скорость коррозии, при 500600°С она составляет ~10-1-10-3 г/м2 ч, апри 700-800°С уже ~10-1-1 г/м2 ч.• При окислении Fе образуются оксидынескольких типов у которых состав,кристаллическая решѐтка и ЗС различны,что находит отражение в характеретемпературной зависимости скоростикоррозии, рис.17.33.Рис.17.33.• До 560°С окисление медленное, т.
к. оксиды FеО·Fе2О3 обладаютхорошими ЗС. Начиная с 560°С остаѐтся только Fе2О3 ЗС которойгораздо ниже, скорость коррозии возрастает. Поэтому рабочуютемпературу нагрева в воздушных средах чистого Fе илинелегированных сталей ограничивают до 560°С.• Добавками ЛЭ можно поднять до 1200°С.• Аl, Zn, Sn, Pb, Сr, Мn, Ве образуют плотные непроницаемыеплѐнки, имеют хорошую жаростойкость и низкие скоростикоррозии, ~10-4-10-3 г/м2 ч.• Высокая жаростойкость у Аu, Аg, Рt , имеющих низкое сродство кО2.
Плотные непроницаемые плѐнки, низкие скорости коррозии.•••••3.2. Жаростойкие сплавыЖС промышленных сплавов, латуней, бронз – выше, чем чистой Си.ЛЭ – Ве, Аl, Мn, Zn, Sn, Si образуют собственные оксиды, с лучшимиЗС, чем у Си2О. ЖС сплавов убывает в порядке записи ЛЭ.ЖС Тi, Zr сплавов ЛЭ не улучшается. Это связано с геттерирующейспособностью этих Ме, поглощением больших количеств О2.
Оксидына поверхности не образуются. Повысить ЖС можно нанесением ЖСпокрытий.ЖС Fе и сталей повышается ЛЭ Сr, Аl, Si. Распространѐн Сr, добавки до30%. Чем больше Сr, тем выше t°раб, больше срок эксплуатациидетали. Величина зерна и др. структурные факторы на ЖС влияютмало.Комплексное легирование Сr (до 30%), Аl (1-2%), Si (4-5%) ещѐ болееповышает t°раб, но Аl, Si охрупчивают сталь, затрудняя обработкудавлением.ЖС являются высоколегированные стали ферритного, мартенситного,аустенитного класса.••••В ферритной стали при длительной работе при высоких t°раб зернарастут, сталь становится крупнозернистой, механические свойства,прежде всего КСU снижаются.
Для предотвращения охрупчиваниялегируют карбидообразующими ЛЭ, например Ti.Карбиды затрудняют рост зерна.Выборка из ГОСТ 5632-72 приведена в табл.17.4. Табл.17.4.Ряд сталей не только ЖС но и жаропрочен, 20Х23Н18, 20Х25Н20С2.•Стали с высокой ЖС применяют для нагревательных элементов идеталей конструкций электропечей, табл.17.5.Табл.17.5.Лекция 18МАГНИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫУчебные вопросы:1.Виды магнетизма.2.Доменная структура и намагничивание ферромагнетиков.3.Влияние химического состава и структурных факторовнамагничивание ферромагнетиков.4.Виды потерь при перемагничивании.Литература:1.
Арзамасов, Материаловедение, стр. 222…2232. Б.К. Ушаков, Ю.А. Курганова, Р.С. Фахуртдинов «Физические основыматериаловедения»на1. Магнитные свойства материалов и строение вещества.Все материалы, помещенные во внешнее магнитное поле,намагничиваются. Намагничивание связано с наличием у атомовсобственного магнитного поля. Магнитный момент атома являетсясуммой орбитальных, связанных с движением электронов поорбитам вокруг ядра, и спиновых, вызванных вращением электроноввокруг своей оси, моментов электронов. При наложении внешнегомагнитного поля векторы магнитных моментов электронов атомаориентируются вдоль поля.Макроскопической характеристикой намагничивания материаловслужит величина намагниченности М, равная суммарномумагнитному моменту атомов единицы объѐма.Установлена связь намагниченности М с напряжѐнностью Н (А/м)внешнего магнитного поля:М = km Н,где km – безразмерный коэффициент пропорциональности называютмагнитной восприимчивостью материала.Магнитные материалыДиамагнетикиkm < 0.Парамагнетикиkm > 0.Ферромагнетикиkm >> 1.1) чѐтное числовалентных электронов;2) заполненныеэлектронные оболочки;3) скомпенсированныеспиновые магнитныемоменты электронов.Металлы с недостроеннымиэлектронными оболочкамии нечѐтным числомвалентных электронов.1) сохраняют намагниченность вне поля;2)имеют некомпенсированные спиновыемоменты электронов,3) отношение параметракристаллической решетки(а) к диаметру незаполненной электроннойоболочки (d) в пределах,а/d=3 - 6,6.Fe, Ni, Co, Sm и др.,химические соединенияК, Na, Al, Mg;Мо, W, Ti, Pt и др.Ве, Zn, Рb, Сu, Аg, Au,полупроводники Ge, Si,диэлектрики (полимеры,стѐкла), сверхпроводники,инертные газы.МагнитныематериалыФерримагнетикиkm > 0.Антиферромагнетикиkm > 0.антипараллельные магнитныемоменты атомов нескомпенсированы, имеетсярезультирующий магнитныймомент домена.АнтипараллельнаяФерриты.Mn, Cr.В зависимости от знака и величины магнитной восприимчивости всематериалы подразделяют на следующие типы:- диамагнетики;- парамагнетики;- ферромагнетики;- антиферромагнетики;- ферримагнетики.Диамагнетикислабонамагничиваютсяпротивоположноприложенному полю и ослабляют его, имеют отрицательную магнитнуювосприимчивость (km < 0).
Отрицательная магнитная восприимчивостьсвязана с действием магнитного поля на орбитальный магнитныймомент электронов. Согласно правилу Ленца в атоме возникаетдобавочный магнитный момент, направленный против поля.Диамагнетизм присущ всем веществам, но выражен слабо и обычнокомпенсируетсяпарамагнетизмомилииферромагнетизмом.Диамагнетизм проявляется в веществах, атомы которых имеют четноечисло валентных электронов, заполненные электронные оболочки искомпенсированные спиновые магнитные моменты электронов. К такимвеществам относятся инертные газы, непереходные металлы (Ве, Zn,Рb, Сu, Аg, Au), полупроводники (Ge, Si), диэлектрики (полимеры,стѐкла), сверхпроводники.Парамагнетики имеют km > 0, слабо намагничиваются вдольвнешнего поля. К ним относятся металлы, атомы которых имеютнедостроенные электронные оболочки, нечѐтное число валентныхэлектронов, что обуславливает наличие некомпенсированныхспиновых моментов электронов, которые в отсутствии внешнего поляориентированы хаотично в пространстве из-за теплового движенияатомов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
