Справочник по конструкционным материалам (998983), страница 73
Текст из файла (страница 73)
Алюминий, титан, ниобий и тантал помимо упрочнення твердого раствора образуют с никелем интерметаллидное соединение сложного состава, например, типа (%, Со)з (А1, Т1, ХЬ, Та); кроме того, карбидообразующие элементы этой группы образуют карбиды типа МеС. Углерод, бор, цирконий, а также лантан, церий, неоднм, которые вводят в количествах, не превышающих десятые и сотые доли процента, образуют фазы внедрения, упрочняют границы зерен вследствие образования сегрегаций по границам зерен, рафинируют металл от примесей. Эффективными упрочнителями сплавов являются трудно растворимые оксиды типа ТЬОз, Ег02, А120з. Повышенное количество карбидов, вызванное в первую очередь большим содержанием углерода, отрицательно сказывается на пластичности сплавов.
Поэтому в деформнруемых сплавах предельное содержание углерода в отдельных композициях составляет 0,12 %, чаще всего 0,08 %. Однако содержание углерода ниже 0,03 % также нежелательно, так как долговечность сплавов и длительная пластичность снижаются. Для большинства сплавов на основе никеля содержание углерода колеблется в пределах 0,03 — 0,08 %.
Самым простым по составу из дисперсионно-твердеющих никелевых сплавов является сплав ХН77ТЮ. Более высокожаропрочный сплав ХН77ТЮР отличается от него присадкой бора в количестве 0,005-0,008 %. После закалки сплав обладает относительно невысокой прочностью, но весьма высокой пластичностью. Высокая пластичность сплава в закаленном состоянии позволяет проводить сварку, а также операции пластической деформации в холодном состоянии. Максимальную жаропрочность сплав приобрео тает после старения при 700 С. Введение бора увеличивает длительную прочность сплава ХН77ТЮ. Этот эффект был затем широко использован при создании жаропрочных сплавов на основе никеля.
Последующие разновидности сплава ХН77ТЮР отличаются от него более высоким содержанием титана, алюминия и дополнительным введением ннобня, что повышает количество 7-фазы, выделяющейся при старении (табл. 6.56). Табища б 5б. Свейетва сплава ХН76МВ ЛОБ прп разлпчпых температурах 1171 412 Ниже приведены пределы длительной прочности, ползучести и выносливости сплава ХН7ОМВТ1ОБ 1161, МПа: 20 650 700 300 350 620 480 250 !80 600 420 230 230 а~ О 200 О0,2П00 300 180 180 420 350 370 350 130 ' ПрибОО С.' При 900 С. в также чувствительность к надрезу при испытании на длительную прочность 1171: 1,'С................
а,МПа.............. Время до разрушения образцов, ч: 650 700 800 280 220 100 12-17 35-130 90-!40 с надрезом (г = 0,1 мм) . Напряжение при испытании. Таблица 6.58. Пределы длительной пречнести и выиесливести сплава ХНЗОТБЮ, МПв !171 Примечание. При симметричном цикле нвгружения о, составляет 420, 390 и 370 МПв б 7 В при М, равном 10,!О, 10 циклов соответственно. ' В числителе — для гладких образцов, в в знаменателе — для образцов с надрезом.
413 С целью упрочненнл твердого раствора в сплавы вводят молибден, вольфрам, ниобий (табл. 6.57, 6.58). Чтобы сохранить удовлетворительную пластичность сплавов, в них снижают содержание хрома. Однако уменьшение его количества ниже 15 % влечет за собой снижение сопротивления окислению. Поэтому сплавы с низким содержанием хрома требуют защиты от газовой коррозии. Таблица 6.57.
Механические свойства сплава ХН8ОТБЮ при различных температурах !17) При горячей деформации высоколегированных жаропрочных сплавов имеются следующие особенности: 1) малая пластичность при всех температурах; 2) высокое сопротивление деформации, включая и однофазную область твердого раствора; 3) узкий температурный интервал деформации; 4) высокая чувствительность к перегреву (нагрев выше определенной температуры приводит к катастрофическому снижению пластичности). Комплексно-легированный сплав с интерметаллндным упрочнением ХН70ВМТЮ сочетает высокую жаропрочносгь с достаточной пластичностью и вязкостью (табл.
6.59-6.61). Таблице 6.59. Механические свойства сплава ХН70ВМТЮ при различных температурав (17) Таблица 6.60. Механические свойства сплава ХН70ВМТЮ )17) Табтща б. б!. Пределы длительной прочности сплава ХН70ВМТЮ (17), МПв П р н м с ч а н и с. В числителе- для гладких образцов, в знаменателе -для образцов с надрезом. 7 Предел выносливости сплава ХН70ВМТЮ при У = 10 циклов в зависимости от температуры измеряется следующим образом 117]: ~, С..., .. 20 600 700 800 850 900 о' Мйа -1» 250 240 280 290 — 190 В числителе †д гладких образцов, в знаменателе -для образцов с надрезом.
414 Пределы длительной прочности и ползучести зтого сплава приведены ниже !171, МПа; ~, С.......... 650 750 800 оооо .... — 360 240 ст, рое ......... 550 250 ! 75 азооо ......... 470 215 145 о~ооо......... 440 200 130 а~оооо ......... 400 !80 !25 Легирование кобальтом позволяет повысить жаропрочные свойства без потери, а иногда и с повышением характеристик пластичности (табл. 6.62, 6.63). Таблица б. 62.
Механические свойства еилава ХН55ВМКЮ Таблица 6.63. Пределы длительней пречиеети и выиееливеети сплава ХН55ВМКЮ, МПа Сведения об использовании сплавов этой группы даны в табл. 6.64. Таблица б б4. Примериее назначение некетерых жарепречиых еилавев на ееневе никели 117! 415 6.4.3. Сплавы па оепове тугеплавкпх металлов К тугоплавким относят металлы, имеющие температуру плавления выше 2000 С. По комплексу свойств и доступности для практического применения важное значение имеют вольфрам, молибден, ниобий, тантал. В табл. 6.65 приведены основные физические и механические свойства тугоплавких металлов, которые зависят от способа получения металлов, их чистоты.
Таблица б. б5. Физические и механические свойства (кри 20 С) тугеплавких металлев 1171 Вольфрам и молибден охрупчиваются при незначительном содержании примесей. Особенно снижает характеристики пластичности и повышает температуру перехода в хрупкое состояние кислород. В технически чистом молибдене, содержащем 0,02 % Оз, о температура перехода в хрупкое состояние составляет 300 С. При уменьшении концентрации кислорода до 0,0001 % молибден оказывается пластичным до — 196 С.
Тантал и ниобий выгодно отличаются от вольфрама и молибдена высокими показателями пластичности, технологичности, низкими температурами перехода в хрупкое состояние. Ниобий вакуумно-дутовой плавки — наиболее распространенного способа получения полуфабриката — имеет температуру перехода в хрупкое состояние -135 С. Вследствие высокой пластичности ниобий и тантал хорошо обрабатываются давлением н свариваются аргонодуговой или электронно-лучевой сваркой в вакууме. Точечную сварку листов толщиной менее 0,5 мм можно проводить на воздухе.
Тантал и ниобий применяют в химическом машиностроении, электронике, вакуумной технике, металлургии и других областях. Исключительно высокая химическая стойкость в агрессивных средах позволяет применять тантал и ниобий для изготовления кнслотоупорной аппаратуры. Общим недостатком тугоплавких металлов является низкая жаростойкость, исключающая возможность использования их в качестве жаропрочных материалов без специальных защитных покрытий.
Успешно в качестве жаропрочных материалов тугоплавкие металлы могут работать в вакууме и в атмосфере инертных газов. При легировании тугоплавких металлов жаропрочность ниобня и тантала повышается, а технологические свойства молибдена и вольфрама улучшаютсл. Основные виды продукции из тугоплавких металлов и сплавов регламентированы техническими условиями, в соответствии с которыми выпускают полосы, пластины, проволоку, трубы, фольгу и пр.
Наиболее изучены жаропрочные и сравнительно технологичные ниобневые сплавы, предназначенные для работы при 1 100 — 1300 С. Жаропрочные танталовые сплавы применяют при 1300-1500 С, однако они более дефицитны и дороги в связи с повышенной стоимостью тантала, Из тугоплавких металлов Ч1А группы наибольшее внимание уделяется молибдену. Металлы зтой группы предназначены для работы при 1250-1450 С. Сплавы на основе вольфрама в качестве жаропрочных конструкционных материалов могут работать выше 1650 С.
Сплавы иа основе вольфрама. Нелегироввнный вольфрам обладает недостаточной технологической нластичноетью и имеет высокую температуру перехода нз пластического состояния в хрупкое. Разработка жаропрочных сплавов вольфрама преследует в основном две цели — повышение технологической и низкотемпературной пластичности, а также его жаропрочности. Наиболее полно исследованы сплавы вольфрама с молибденом.
В США освоено промышленное производство сплавов вольфрама с ! 5 и 20 % Мо. Механические свойства сплавов — твердых растворов на основе вольфрама представлены в табл. 6.66. Таблица 6.66. Механнчееипе свейства нелегпрованнеге вольфрама н сплавов на еге есневе прн разлнчнык температурах 1Щ Молибден существенно измельчает зерно вольфрама уже при содержашш его около 2 %. Увеличение содержания молибдена до 25-20 % повышает жаропрочность сплавов при 1500 — ! 700 С. Заметно возрастают характеристики жаропрочности вольфрама при введении 2-3 % % или Та. Высокопрочный деформируемый сплав ВВ-2 системы ХЬ вЂ” % рекомендуется дпя работы при температурах выше 1700 С 1171. Предел длительной прочности зтого сплава прн 1500 С за 50, 100 н 500 ч испытания составляет соответс1 венно 70, 60 и 50 МПа, а его временное сопротивление при 1650 С и 1925 С составляет 350 МПа и 120 МПа соответственно.
Легирование рением наряду с увеличением жаропрочности существенно снижает температуру перехода в хрупкое состояние, повышает технологическую пластичность вольфрама 1табл. 6.67). Таблица 6.67. Временнее сепретпвленне вельфрамевых сплавов в деформированном сестепннн прн различных температурак испытания 1171, МПа При меч вн не. В скобках приведены значения а, в отояскенном состоянии.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
