Справочник по конструкционным материалам (998983), страница 71
Текст из файла (страница 71)
Широкое применение в промышленности находит жаростойкий чугун как наиболее дешевый и доступный материал (см. гл. 2). Жаростойкость чугуна определяется его сопротивлением окалинообразованию (не более 0,5 г/(м ч)), увеличению мессы и росту (не более 0,2 %) при заданной температуре в течение ! 50 ч. Для деталей, работающих о при температурах до 300 С, можно использовать простые серые чугуны при условии получения мелкого графита. До 450-500 С удовлетворительными характеристиками обладают отливки из модифицированного и ковкого чугуна. Незначительное легирование хромом (иногда совместно с никелем) позволяет повысить температуру использовав нил чугунов до 700 С. Не менее важным фактором являются высокие литейные характеристики простых и низколегированных чугунов. Более тяжелые условия работы и необходимость применения отливок для работы при температурах выше 600 — 700 С требуют обязательного использования специальных чугунов !171.
При выборе типа чугуна помимо жаростойкости и ростоустойчивости необходимо принимать ао внимание и изменение механических характеристик с температурой, а также учитывать экономическую целесообразность его использования. Требования по химическому составу, режимам термической обработки и механическим свойствам жаростойких чугунов определены ГОСТ 7769 — 82. К основным легирующим элементам жаростойких чугунов относятся хром, кремний и алюминий, При разработке этих чугунов руководствуются теми же принципами жаростойкого легирования, что и при разработке жаростойких сталей.
Рекомендации по применению жаростойких чугунов приведены в табл. б.29, а их механические свойства- в табл. 6.30. Табяипа 6.29. Жаростойкие чугуны 1Щ Тсмпсратура, С Ьт, Рост, г/(м ч) % Применение Тнп чугуна Мариа пспм- тання 0,20 0,50 0,05 0,20 ЧХ1 0,50 0,50 8,05 0,20 700 800 0,50 150 0,10 050 ЧХ16 Арматура хнмнчесюго машиностроения, печная арматура, летали цсментационны х печей высоколе- гнромн- ныс Детали, не подвергающиеся лействию не- гр)чок; печная арматура и лр. 1100 1100 900 1000 0,20 0,20 0,20 0,40 ЧС5 Колосники, бронеплиты для печей об- жига цементной промышленности, серо- углеродные реторты Кремнистые ннзколеги- рованныс ЧС5Ш 0,05 0,20 0,20 Арматура котлов, детали паропсреграша- телей котлов, газовые сопла, подовыс пли- ты термических печей Алюминне- ЧЮХШ Отливки, работающие при температур ах до 800 'С в условиях резких теплосмсн ВЫСОЮЛЕ- гнрован- ныс Детали печной арматуры ЧЮ22Ш 1100 1100 0,05 Детали арматуры и пароперегревателей котлов, обжиговых печей, нагреватель- ных печей; колосники ЧЮЗО 1100 Детали печей обжига колчедана Примечание.
Ш- графит шаровидной формы. Жаростойкие чугуны с повышенной износостойкостью. Хром истые: ННЗКОЛС- гнрован- ные вые: ннзколе- гирован- ные Холодильные плиты доменных печей, колосники, реторты, детали газотурбин- ных двигателей и компрессоров, горелки, кокилн и др. Колосники и балки горна, агломерацион- ных машин; детали химического и н еф- техимического оборудования, турбоюм- прсссоров, термических печей и др.
Детали, работающие при небольших нагРУзках в сРеле 30з и ЗОз, в щелочах, азотной кислоте, растворах и рас плавах солей до 1000 С; детали центробежн ых насосов; печная арматура Пресс-формы для стеюльных изделий, л е- талй печного оборудоваййя, ролйкй л|ив- топрокатных станов Таблица бЗО, Механические евейетва жареетейних чугунев, не менее е, е„ нв МПа 203-280 гоз-гво 223-356 390-440 215-333 215-264 245-333 140-294 223-294 183-356 236-294 254-294 235-356 356-536 150 290 890 120 120 290 200 ЧС5 ЧС5Ш чюхш ЧЮбС5 чю7хг ЧЮ22Ш ЧЮЗО ЧХ1 ЧХ2 170 150 350 310 310 700 540 560 690 590 240 170 490 З5О ЧХ3 ЧХ16 чхггс ЧХ28 ЧХ32 150 350 290 370 390 Наряду с жаростойкими металлами н сплавами широкое применение в промышленности получили керамика и металлокерамика (керметы). Общим недостатком этих материалов (на основе окислов, боридов, карбидов, нитридов и силицидов) является их хрупкость при комнатной температуре.
6.4. Жаропречиые материалы 6.4.1. Ауетенитные жаропрочные стали Таблица б.31, Механические свейства стали 10Х18НУТ ири высених температурах 1251 402 Состав, режимы термической обработки, свойства аустенитных сталей регламентированы ГОСТ 5632 — 72. Общим признаком для всех этих сталей является сохранение в условиях службы устойчивой аустеннтной структуры. В зависимости от химического состава аустеннтные стали по структурному признаку могут быть разделены на три группы: гомогенные, с карбидным и карбидно-интерметаллндным упрочнением.
К группе гомогенных аустеннтных сталей относятся главным образом низкоуглеродистые хромоникелевые стали, дополнительно легированные более тугоплавкнмн элементами. Гомогенные аустенитные стали используют преимущественно в энергомашиностроении для изготовления труб паронагревателей и паропроводов, арматуры 5 установок сверхвысоких параметров; они рассчитаны на длительную (до 10 ч) эксплуатацию прн 650-700 С.
Характерными для этих сталей являются высокие технологические свойства: такие, как способность к горячей пластической деформации, прошиваемость при изготовлении цельнотянутых труб, свариваемость и лр. Эти цели достигаются повышением содержания никеля (отношение М/Сг > 1) при низком содержании углерода (0,06-0,012 %) и повышенном отношении (Т1, ХЬ)/С (более 1О), что исключает возможность образования при эксплуатации карбидных фаз типа Ме2зсб, охрупчивающих стали. Дополнительное легированне сплавов вольфрамом (до 2 — 3 %) и молибденом (до 2,5 %) способствует повышению жаронрочности. Базовым для гомогенных аустенитных сталей является состав стали 10Х!8Н9Т, механические свойства которой представлены в табл.
6.31. Дополнительное легирование молибденом увеличивает жаропрочные свойства сжли (табл. 6.32). Бор и редкоземельные элементы положительно влияют на жаропрочные и технологические свойства этих сталей (табл. 6.33). Таблица бЗ2. Пределы ллительией иречиести стели 98Х18Н12МЗТ 12Я, МПе Таблица 6.33. Пределы длительией иречиести гемегеииыя жареиречиыя сталей (Щ Термическая обработка аустенитных гомогенных сталей состоит ю закалки (аустенизации) при высоких температурах (1050-1200 С) нли аустенюации н стабилизирующего отпуска (700-750 С) с целью получения более однородного 'у-твердого раствора, заданной величины зерна (3-6 баллов) и стабильной структуры, а также снятия напряжений, которые могут возникнуть в процессе изготовления деталей. Положительным качеспюм гомогенных аустенитных сталей, наряду с технологичностью, является их высокая жаростойкость.
Стали с карбидным упрочнением предназначены для работы при 650 — 750 С н высоких напряжениях. Их используют для изготовления ответственных деталей энергомашиностроения, таких как диски и лопатки турбин, крепежные детали и т. п. Основу сталей с карбидным упрочнением составляет хромоникелевый аустенит, содержащий 0,25-0,5 % С. В ряде сплавов дефицитный никель частично заменяют менее дефицитным марганцем. Присутствие марганца наряду с никелем способствует повышению жаропрочности сталей. Карбидообразующие элементы (У, МЬ, %, Мо) связывают часп углерода в специальные карбиды, что приводит к заметному повышению жаропрочности. Структура и механические свойства сталей в значительной степени зависят от термической обработки, условий старения.
При низкотемпературном старении (500-600 С) твердение сталей протекает крайне медленно, но с образованием большого количества карбидной фазы высокой дисперсности. При длительных выдержках старения существенно снижаются характеристики пластичности сталей. С целью получения наиболее выгодных свойств для этих сталей используют старение при температурах на 100-150 С выше рабочей температуры или двойное старение (низкотемпературное и высокотемпе- ратурное).
В целях предотвращения коробления и растрескивания изделий при термической обработке не следует допускать вылеживания сталей между операциями двойного старения. Из аустенитных сталей с карбидным упрочиением наиболее простой явллется сталь 40Х14Н14В2М. Основное ее назначение — выхлопные клапаны авиационных и автомобильных двигателей, крепежные детали, Сталь 31Х19Н9МВБГ при более низком содержании никеля дополнительно легирована вольфрамом, титаном, ниобием и, кроме того, содержит марганец. С целью повышения пластичности сталь переплавляют методом электрошлакового переплава.
Еще более низкое содержание никеля имеют стали 40Х15М7Г7Ф2М и 37Х12Н8Г8МФБ, которые могут быть использованы до 800 С. Длительная прочность и сопротивление усталости сталей в значительной степени зависят от однородности и размера зерна. В этой связи ие рекомендуется перегревать стали выше 1 160 С и заканчивать деформацию ниже 1000 С с тем, чтобы при нагреве под закалку получить равномерную мелкозернистую структуру.
Широко применяются стали с невысоким содержанием никеля (7-8 %). К числу последних относится сталь 40Х15Н7ГФ2МС. Однако вследствие ограниченной жаростойкости при температурах выше 750 С ее целесообразно алитировать. Сталь 37Х12Н8ГЗМФБ легирована значительным количеством карбидообразующнх элементов при ограниченном содержании никеля. Ее применяют для изготовления крупных деталей — турбинных дисков, бандажных колец и пр.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
