Справочник по конструкционным материалам (998983), страница 68
Текст из файла (страница 68)
Комплексно-леп~рованные хромистые стали содержат молибден, вольфрам, ванадий, ниобий и бор (например, сталь 18Х12ВМФР). Жаропрочные свойства высоколегированных теплостойких сталей даны в табл. 6.13. К теплостойким сталям можно также отнести некоторые аустенитные стали, для которых максимальная рабочал температура при длительной эксплуатации составляет 600 С и ниже (см.
табл. 6.12, 6.13). Они обладают более высокой жаростойкостью и используются длл более нагруженных деталей. Химический состав этих сталей регламентирован ГОСТ 5632 — 72 и является обязательным для других стандартов, установленных для конкретных видов продукции: прутков, листов, труб, проволоки, штанг и ленты. Каждым из этих стандартов определена номенклатура марок стали и установлены требования по сортаменту, качеству поверхности, макроструктуре, механическим свойствам и термической обработке.
Механические свойства различных полуфабрикатов из высоколегированных теплостойких сталей приведены в табл. 6.14, 6.15. Табтща б. И Мехяиичсские свойства сертевей тсилестейкей стали, термвебрвботвнивй в сввтвстствин с рсквмеидвииими ГОСТ $949-75, не менее КСЦ МДжlм кси, МДжlм е, е, ю е ыпа 735 35 13Х! 1Н2В2МФ 382 (1 078) 735 533 ! 078 539 5!О 539 0,9 735 (93!) 490 412 412 216 196 196 !96 15 (13) 12 20 20 40 40 40 40 40Х10С2М 15Х11МФ 13Х11МНФБ 2ОХ12ВНМФ !! Х!! Н232МФ 16Х11Н232МФ 20Х13 !О 15 15 15 !О гласо 16 (! О) 14 (12) 931 636 735 735 980 735 490 588 538 833 По со 441 (637) 735 (832) 35 35 50 50 50 55 (50) 55 (50) 0,2 О,б О,б О,б 18Х12ВМБФР 12Х13 14Х17Н2 ОЗХ16Н13М2Б 12Х18Н9Т 12Х! ЗН1ОТ ! 2Х18Н! 2Т 45 60 30 50 55 55 55 0,4 0,9 0,5 1,2 645 (833) 931 112 0,8 (0,6) 0,9 (0,7) 13Х!4НЗВ2ФР 31Х19Н9МВБТ 30 386 Прим с чан и е.
Значения в скобках относится и стали, тсрмообработанной при более низкой температуре отпуска. Таблнт!а б.! 5. Механические свойства термеебрябагяиной лнстевей теплестойкей стали, ие менее а, ат а, ат Марка стали Марка стали МПа 340 11Х1! Н2В2МФ $30 16ХНН2В2МФ 830 20Х13 490 2ОХ13 12Х13 14Х17Н2 509 490 20 21 20 По согласованию 13Х13 392 21 12Х18Н9Т 530 2!6 38 По согласомнню 529 196 40 !4Х!7Н2 12Х18Н10Т 12Х1ВН10Т 12Х18Н!2Т 530 830 236 236 Для тонколнстовой стали приведены значения Ьз.
Профили дяя паровых турбин поставляют по ГОСТ 19442 — 74 в виде горячекатаных и холоднотанутых фасонных пругков — для лопаток и в виде холоднокатаных и холоднотянутых круглых и полукруглых прутков — для деталей (связей) лопаток для работы при температурах до 580 С. Согласно ГОСТ 18968 — 73, поставляют профили горячекатаные и кованые: круглые (до 150 мм), квадратные (до 220 мм) и полосы (толщиной до ЗО мм и шириной до 150 мм). Механические свойства их приведены в табл.
6.16. Таблет!а б. 76. Механические свойства термеебрябетяииых профилей для каревых турбин ири испытании механически ебрябетяннык ебрязиев а. а, АСЦ МД ~ 2 Марка стали Мпа т1, не менее не менее 550-670 15Х1! МФ, 15Х11МФ-Ш О,б 217-255 588-755 666-784 588-735 735 813 735 220-269 0,6 0,4 О,б 255-286 229-255 ! ВХ11МНФБ, 18Х11МНФБ-Ш 588-755 229-269 20Х12ВНМФ 0,6 666-734 490-657 2ОХ12ВНМФ-Ш 20Х13 2ОХ13-Ш 241-236 207-241 0,4 0,7 255-302 12Х13,12Х13-Ш 0,$ Не менее.
К теплостойким материалам можно также отнести высоколегированные чугуны с шаровидным графитом !171. Механические свойства некоторых высоколегированных чугунов при комнатной и повышенных температурах приведены в табл. 6.17, 387 735 $13 666 833 6!7 !5 15 13 15 15 13 18 15 20 50 50 40 50 50 35 50 50 60 Та6лица 6.17. Механические еиейетвя высекелегиреваииык чугуиев ГОСТ 7769-82, ие менее 'При700 С но ЗОМПа, Температура, С о~ос оол~пю Марка сплава эксплуатации (рекамеикуемав) испытвиия Мйа Сплавы на основе магния деформируемые ~ГОСТ 14957- 76) 130 !70 180 !20 !ЗО 200 200 25О 300 ЗОО 150-200 150-200 200-250 300-350 ЗОО-35О МАВ МА9 МА11 МА!3 МА!4 15 70 80 70 90 35 28 20 50 60 То же, литейные (ГОСТ 2856- 79) 150-200 200-250 250-300 300-350 Сплавы н а 40 30 45 37 МЛ15 МЛ!.1 МЛ9 МЛ14 200 250 250 300 120 120 1ВО 80 65 50 60 65 основе алюминия, деформируемые (ГОСТ 4 784-94) 250-300 250-300 250-300 170 160 180 ВД17 Д19 300 ЗОО ЗОО 55 40 во 32 35 65 То же, лияейные !?'ОСТ1 583-93) ЗОО ~ 150 ~ 65 То же, спеченные 250-300 40 САП-1 350 500 70 40 60 30 Звв Жаропрочные цветные сплавы на основе титана, алюминия н маппм можно применять как теплостойкие.
Указанные материалы, несмотря на более высокую стоимость, используют в тех случаях, когда нельзя применять стали вследствие большой массы. Однако они менее жаронрочны и используются нрн следующих температурах: сплавы магния — до ЗОΠ— 350 С, сплавы алюминия — до 350-400 С (за исключением САП, их можно применять до 500 С), о сплавы титана — до 500 — 600 С. Свойства некоторых жаропрочных сплавов магния приведены в табл. 6.18. К недостаткам магниевых сплавов можно отнести их низкую технологичность при плавке, литье, обработке давлением и термообработке, а также недостаточную коррозионную стойкость и жаропрочность по сравнению с алюминиевыми сплавамн.
Таблиио 6. 18. Свейсгва жареиречиых еилавпи магнии и алюминия !17, 291 Алюминиевые сплавы более прочные и имеют хорошие технологические свойства. Высокие тепло- и электропроводность позволяют использовать их в качестве проводниковых материалов. Жаропрочные алюминиевые сплавы широко применяют в различных отраслях промышленности, в том числе в авиационной и ракетной технике. Свойства основных алюминиевых жаропрочных сплавов даны в табл. б.18. Свойства и область применения жаропрочных сплавов титана приведены в табл.
б. ! 9. 7абли11к1 б.19. Свействв и область примеиения жврепречиых титановых сплавов РО, 171 а' приМ= 7 ао.и ив Температура, С Прнмвнепнв =10 цпклпв МПв а-спвавы 230-250 390 Корпусные детали То же 450-500 500 480 ВТ5-1 310 150 270 500-550 550-600 450-480 650-700 300-330 150-170 370 100-120 690 880 770 ВТ20 ВТ18 360 400-430 То же, фасонные отливки Лоцатки компрессора и другие детали (а+ 4-спваеы 450-480' 350-400 800/95 0 780/920 500/250 ВТЗ-1 Лопатки, диски, кольца, крепежные и другие де- тали, фвсонные отливки 750/870 560/580 6ООЛ8О 250 ВТ8 Детали авиационных двигателей 420' 750 350/450 450-500 ВТ9 Детали компрессора и ' другие детали, фасон- ные отливки 420 500-550 680/750 Детапн авиационных двигателей ВТ25 Примечание.
В числителе — для сплавов в отожженном, а в знаменателе — в термически упрочненном (после закалки и старения) состоянии. ° 1 ° 2 7 Нв гладком образце. При М = 2 10 циклов. 6.3. Жаростойкие материалы 389 Разрушение поверхностных слоев металлов и сплавов при высоких температурах в коррозионно-активных средах создает большие трудности при эксплуатации машин и аппаратов, например газовых турбин, высокотемпературных печей, ядерных реакторов, двигателей внутреннего сгорания.
Велики потери металла от газовой коррозии, при различных технологических операциях (ковке, штамповке), в металлургии и металлообработке (например, прн термической обработке). Способносп материалов сопротивляться газовой коррозии в процессе обработки и эксплуатации при высоких температурах называют жаростойкостью, Наиболее распространенным является процесс взаимодействия металлов с кислородом, хотя известны и другие виды газовой коррозии (сернистая, водородная и др,). Химическая коррозия, имеющая место в этом случае, развивается в кислородсодержащих газах: на воздухе, в углекислом газе, водяном паре, чистом кислороде и др.
Движущей силой газовой коррозии является термодинамическая неустойчивость металлов в газовых средах при данных внешних условиях: давлении, температуре, составе среды, При этом на поверхности металла чаще всего образуется оксцдная пленка, От структуры, состава и свойств этой пленки зависит скорость газовой коррозии. Защитные свойства оксидных пленок в значительной степени определяются их сплошностью, которая зависит от отношения удельных объемов оксида и металла.
Хорошо защищают металл от дальнейшего окисления только плотные пленки, для которых указанное отношение составляет 1,0 — 2,5 1171. При разработке жаростойких сплавов основным необходимым требованием ко всем легирующим элементам является большее химическое сродство их к кислороду, чем основы. Согласно существующим теориям можно выделить три принципа жаростойкого легированил. 1, Ионы легирующего элементе входят в кристаллическую решетку оксида основного металла, уменьшая его дефектность и соответственно скорост диффузии, и образуется легированный оксид. Этим объясняется повышенная жаростойкость низколегированных сталей и сплавов.
2. Легируюшнй компонент образует собственный оксид, обладающий лучшими защитными свойствами, чем оксид основного металла. Этим объясняется хорошая жаростойкость высоколегированных сталей и сплавов. 3. Легирующий элемент с основным металлом образует двойной оксид с кристаллической решеткой типа шпинеля, обладающий повышенными защитными свойствами. На жаростойких сплавах обнаружены двойные оксиды-шпинели: РеО СгзОз, геО А1~0~, МО.РезОз, %0 СгзОз, Х1О А1зОз и др.
С этим связана высокая жаростойкость высоколегированных сталей и сплавов. Окисление металлов протекает по различным кинетическим законам, зависящим от условий реализации процесса и свойств образующихся оксидов. Температурные зависи- мости скорости окисления металлов устанавливают экспериментально в условиях, имитирующих эксплуатационные.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
