Справочник по конструкционным материалам (998983), страница 69
Текст из файла (страница 69)
По ним оценивают жаростойкость и максимальную рабочую температуру, что определяет возможность использования металла при заданных температуре и длительности эксплуатации. Для количественного определения жаростойкости применяют различные методы, из которых наиболее известны весовой метод (по изменению массы образца) и метод непо- средственнаго измерения глубины коррозии по ГОСТ 6130 — 71. Высокой точностью характеризуется параметрический метод расчета жаростойкости металлов. В руководящих материалах 127) приведены характеристики жаростойкости основных классов металлических конструкционных материалов, применяемых в энергомашиностроении: глубина коррозии, средняя скорость коррозии, предельная допускаемая температура эксплуатации в различных коррозионных средах.
Применительно к нагревателям расчетные значения характеристик жаростойкости, используемых для оценки конструкционных материалов, не выявляют степень отрицательного влияния неоднородности окисления на срок их службы. В этом случае разработаны специальные методы оценки стойкости путем нагрева образцов электрическим током 13 Ц.
390 Жаростойкость сплавов магния с марганцем, цинком, алюминием выше, чем нелегированного магния. Улучшает жаростойкость магния бериллий (0,02 — 0,05 %), устраняя самовозгорание при технологической обработке. Жаростойкость промышленных медных сплавов (латуней и бронз) выше жаростойкости меди, так как они легнрованы элементами четвертой группы, Высокой жаростойкостью отличаются сплавы меди с бериллием, алюминием, марганцем; немного уступают им сплавы с цинком, оловом, кремнием. Жаростойкость промышленных алюминиевых сплавов такая же хорошая, как и нелегированного алюминия.
Исключение составляют сплавы с магнием типа АМг, так как при нагреве образуется собственный рыхлый оксид МлО. Жаростойкость сплавов титана можно повысить применением жаростойких покрытий. Тугоплавкие металлы (Мо, %, Та, ХЬ) имеют низкую жаростойкость. Они не могут работать в окисо лительных средах при температуре вьппе 500 С. Объемное легирование повышает жаростойкость (разработаны сплавы ниобня с повышенной жаростойкостью 141). Основные усилия специалистов направлены на разработку защитных покрытий из тугоплавких металлов 117].
Основные жаростойкие сплавы созданы на основе железа и никеля. Химический состав высоколегированных сталей и сплавов на железной, железоникелевой и никелевой основах, предназначенных для работы в коррозионно-активных средах и нри высоких температурах, приведен в ГОСТ 5632-72. Согласно этому стандарту, жаростойкие (окалиностойкие) сплавы относятся к группе П и характеризуются как стали и сплавы, обладающие стойкостью против химического разрушения поверхности в газовых средах при о температурах выше 550 С и работающие в ненагруженном или слабонагруженном состоянии.
Жаропрочные стали и сплавы, отнесенные к группе 111, также должны обладать достаточной жаростойкостью. При выборе марки стали или сплава необходимо знать рабочую температуру, механические напряжения, допустимую но конструктивным соображениям деформацию, срок службы и режим работы детали, состав окружающей среды. Номенклатура и рекомендации по применению жаростойких сталей и сплавов приведены в табл. 6.20, а характеристики жаростойкости некоторых из них — в табл. 6.21.
Та6амци 6.20. Жярестейкие стали и сплавы ив ееиеве железа и никеля ~ 17, 2$, 39, 441 17ро должение табл. 6.2д Тамил(впура (иа воздухе), С Примачаииа Применение Стали мартенситноферритного класса Детали котельных установок, трубы Устойчива в серосодержащих средах ЗОО 15Х6СЮ 12Х13 1ОХ13СЮ 950 Устойчива в серое о. держащих средах Рекомендуется для 12Х17 850 замены стали 12Х18Н9 ОЗХ17Т, ОВХ18Т1 15Х18СЮ 1050 1050 1100-1 15 О Стали аустенитно-ферритного класса 1000-1050 Трубы ОЗХ2ОН14С2 ! ООО Устойчива в серо- содержащих средах То же 1 ООО-! 050 Печные конвейеры, ящики для це- 2ОХ2ОН14С2 2ОХ23Н13 В интервале темпе- ратур 600-800 С охрупчивается 1050 09Х14Н16Б' 650 850 Неустойчива в серо- 12Х18Н9 850 содержащих средах 850 ОЗХ! ВН! 0 12Х18Н9Т Неустойчива в серо- 850 содержащих средах То же ОВХ! ЗН10Т, 12Х18Н10Т 850 Марка стали или сплава зксплуазапии и$паисиВНО (ГОСТ 6632-72) (до 10000 ч) го овисле- Детали турбин, трубы, детали котлов, детали, работающие в атрессивных средах Стали ферритного класса Клапаны моторов, различные детали Теплообменники, чехлы, термопары, краны, поддоны, оборудование для кухонь, трубы То же Трубы пиролнзных установок, аппаратура, детали Аппаратура, детали, чехлы терм о- пар, злектроды, трубы пиролнзных установок, теплообменники Аппаратура, детали, трубы пиро- лизных установок ментации Трубы для пиролиза метана, пиро- мезрические трубки, печная арма- тура, муфели Стали аустенитного класса Трубы пароперегревателей и тру- бопроводы установок сверхвысокоГо давления Трубы, печная арматура, теплообменники, муфели То же Устойчива в серосо- деряапцих средах Рекомендуется для замены стали 12Х)ВН10Т Рекомендуется для замены стали 2ОХ23Н! 3 Окоичаиие табе.
6.20 Твиде ратура (иа воздухе), С Марка стали ияи сплава (ГОСТ 6632-72) Применение Примечание засплуатапии (до !ОООО ч) 12Х18Н12Т Трубы Неустойчива в серо- содержащих средах Печные конвейеры и другие нагруженные детали, головки форсунок, 1100 Устойчива в науглерожнвавщих средах ящики для цементации Клапаны автомобильных моторов 950 Трубы и детали установок для кон- ! 050 версии метана, пиролиза, листы, печная арматура То же 2ОХ23Н18' 20Х25Н20С2 1050 1050 Подвески и опоры в котлах, труб ы злеатролизных установок, п очная арматура, муфели, роторы Детали газопроводных систем и 12Х25Н16Г7АР' 1 050 Рекомендуется для камер сгорания, диафрагмы, листо- вые детали замены сплавов ни- ХН38ВТ' 1050 Детали газовых систем 800-1000 (до 1000 ч) ! 250-13 00 1 100 Листовые детали турбин ХН28ВМАБ ХН45Ю Детали горелок, чехлы термопар, листы и трубы для деталей печей, муфели колпаковых печей Рекомендуется для замены стали ХН78Т Сплавы иа иикелеоой осиоее ХН60ВТ ХН6ОЮ' ! 100 1250 Листовые детали двигателя Тоже ХН75МБПО 1050 ХН7ОЮ 1200 ХН78Т 1! 00 (1200 ) 1 150 ° 1 .з Марки сталей и сплавов, способных работать в нагруженном состоянии.
Кратковременно. 393 55Х20Г9АН4 45Х22Н4МЗ 10Х2ЗН18 Детали газопроводных систем, ап- паратура, детали камер сгорания Детали газопроводных систем, печ- ная армй$ура Детали газопроводных систем и камер сгорания В интервале температур 600-800' С охрупчи идется То же Табтца 6.21. Показатели марестейкести сталей и силввев ив воздухе 125, 31) Марка стали млм сплава Ьма,мм Ьм, г((м' ч) ю„~, ммlгод 12Х13 600 700 800 850 0,02 0,12 0,45 0,83 12Х17 800 350 900 0,0034 0,0045 0,0059 0,004 0,005 0,007 15Х25Т 900 0,0131 0,0276 0,35 0,02! 0,032 950 1050 15Х23 1050 0,45 12Х18Н9 0,06 0,17 12Х13Н9Т 750 0,013 12Х18Н12Т 36Х13Н25С2 О,ООЗ 20Х2ЗН18 0,018 0,025 0,2 0,35 1000 1 100 12Х25Н16Г7АР 1100 0,46 ХН45 1250 1 300 0,1 0,24 ХН75МБТЮ 0,0112 0,0177 900 950 0,013 0,02 ХН78Т 900 1100 0,0066 0,007 0,036 1200 0,063 ' Глубина коррозии за !ОООО ч.
394 Жаростойкость сталей и сплавов на основе железа и никеля повышают легированием в основном хромом, алюминием н кремнием, которые могут образовывать плотные оксиды СгзОз, А1зОз, ЯОз. Наибольшее распространение в качестве легирующего злемента получил хром. Высокими защитными свойствами отличаются двойные оксидышпинели геО СгзОз и %0 СгзОз, которые образуются в высокохромистых сплавах.
Из жаростойких наиболее широкое применение нашли хромистые стали (15Х5, !5Х6СЮ). Стапи, содержащие 5-6 % Сг, обладают достаточно высокой жаростойкостью до 600 — 650 С„а стали с 14 — 15 % Сг — до 800 С. При более высоких температурах требуется применять стали с более высоким содержанием хрома (12Х17, 15Х28). Недостатком высокохромистых сталей является склонность к росту ферритного зерна. Для предотвращения охрупчивания при длительных нагревах сталь дополнительно легируют титаном — сильным карбидообразующим элементом (08Х17Т, 15Х25Т, 08Х18Т1). Стали без титана применяют для деталей, работающих при высоких температурах в отсутствие больших нагрузок, например для нагревателей. Дополнительное легирование хромистых сталей апюминием и кремнием повышает их жаростойкость.
В качестве жаростойких применяют легированные кремнием хромистые стали — сильхромы (40Х9С2, 40Х10С2М6, ЗОХ!ЗН7С2), которые широко используют в автостроении. Однако содержание алюминия и кремния в отличие от хрома в сталях ограничено, так как эти элементы ухудшают их технологические свойства. Этот недостаток исключается при совместном легировании хромом и алюминием. Химический состав этих сталей и сплавов приведен в ГОСТ 10994 — 74. Легнрование никелем улучшает технологические и прочностные свойства хромоникелевых аусгенитных сталей, ио значительно удорожает их.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
