Сложнолегированный сплав
Cтраница 3
С этой точки зрения полезно легирование металлами, снижающими растворимость кислорода и азота, например, молибденом и вольфрамом. Максимальной жаростойкостью обладают сложнолегированные сплавы. Например, повышение жаростойкости сплавов Nb-Ti достигают легированием их алюминием, вольфрамом, хромом, цирконием, никелем и иттрием. Таким образом, достигнуто примерно 100-кратное увеличение жаростойкости ниобия. Однако жаростойкое легирование часто приводит к снижению жаропрочных свойств. К этой группе сплавов относятся сплавы F-48 ( 79Nb - 15W - 5Mo - lZr) и F-50 ( 74Nb - 15W - 5Ti - 5Mo - IZr), скорость окисления которых при 1200 С - 12 и 9 9 мг см 2 ч & соответственно. [31]
Al Ti) также усиленно окисляются при температурах выше 900 - 1000 С. Повышение содержания Сг и А1 в сложнолегированных сплавах ( W Mo Ti Nb) сдвигает начало интенсивного поверхностного окисления в сторону более высоких температур. [32]
С экономической точки зрения наиболее целесообразно применять в качестве плакирующего слоя дорогие и дефицитные сплавы и цветные металлы: хастеллой, мо-нель, инконель, никель, титан, медь и др. Листы, плакированные этими сплавами и металлами, входят в сортамент почти всех зарубежных фирм. Следует учесть, что при современных способах производства и обработки сложнолегированных сплавов и цветных металлов вес и габариты получаемых из них листов сравнительно ограничены. Использование этих металлов в качестве тонкого плакирующего слоя позволяет получать крупногабаритные толстые листы в несколько раз большего веса, чем листы из однородного металла. [33]
В действительности, когда пассивация и коррозионная стойкость определяются конкретными условиями ( потенциалом, составом раствора, температурой) и наличием не одного, а нескольких легирующих компонентов, дело обстоит еще сложнее. Очевидно, ни эта, ни какая-либо другая простейшая схема не могут дать исчерпывающего представления о коррозионном поведении сложнолегированных сплавов в разнообразных условиях службы. Эти данные можно получить в результате исследования коррозионных и электрохимических свойств сплавов характерных классов в конкретных условиях. Более детально коррозионное поведение сложнолегированных сплавов и сталей будет рассмотрено во второй части этой книги. [34]
Особенно остро эта проблема проявилась в процессах горячей штамповки. Штампы для таких процессов должны иметь лучшие механические свойства в области высоких ( 800 - 950 С) температур и изготовляются из сложнолегированных сплавов на основе таких добавок, как никель, хром и им подобные элементы. И все же эксплуатационные качества изделий заставляют желать лучшего. Как известно, жаропрочные сплавы обладают большим коэффициентом объемной усадки, что приводит к образованию внутренних перенапряжений и усадочных раковин. Расход металла на изготовление заготовки превышает массу самой детали в три-четыре раза. [35]
Из молибденовых сплавов, находящих практическое применение, лучшими являются однофазные, содержащие в качестве легирующих добавок цирконий и титан. Эти сплавы при высокой жаропрочности сохраняют деформируемость. Гетерофазные тер-мообрабатываемые сложнолегированные сплавы молибдена, легированные титаном, цирконием, ниобием, углеродом и другими элементами, обладают более высокой жаропрочностью, но они менее пластичны, а их изготовление связано с большими трудностями. Заметно повышается жаропрочность молибдена при добавке в него 20 % W, но при этом повышается плотность сплава и ухудшается его деформируемость. [36]
В этом случае при старении закаленного сплава образуется интерметаллидная у - Фаза ( типа Ni3, Ti, A1), когерентно связанная с основным у-раствором, а также карбиды TiC и нитриды TiN, увеличивающие прочность при высоких температурах. Дальнейшее увеличение жа-ропречности достигается легированием сплавов 2 0 - 11 % Мо и 2 0 - 11 % W, повышающим температуру рекристаллизации и затрудняющим процесс диффузии в твердом растворе, определяющий коагуляцию избыточных фаз и рекристаллизацию. Добавление к сложнолегированным сплавам кобальта ( 4 - 16 %) еще больше увеличивает жаропрочность и технологическую пластичность сплавов. [37]
Поэтому следует уделять особое внимание полноте раскисления сплава и устранению контакта расплавленного металла с кислородом и азотом как в процессе плавки, так и разливки. Это может осуществляться обработкой шлаками, а также путем выплавки и разливки жаропрочных сплавов в вакууме. Последний способ для ряда сложнолегированных сплавов с содержанием Ti А1; 5 % обязателен. [38]
Для эксплуатационной т-ры до 2500 С наиболее распространенным конструкционным материалом является графит. Так, SiC сохраняет высокую прочность до т-ры 1500 С, сложные карбидные композиции ( содержащие ТаС, HfC, ZrC) перспективны при т-ре до 3000 С, MoSi2 жаростоек до т-ры 1700 С. Штамповые стали для горячего деформирования металла обладают теплостойкостью до т-ры 600 - 650 С и являются, как правило, сложнолегированными сплавами ( осн. Требования к теплостойкости ( в данном случае - сохранению твердости при нагреве) режущего инструмента повышаются по мере увеличения скорости резания и мех. При нагреве режущей кромки до т-ры 400 - 500 С используют полутеплостойкие стали карбидного класса, при нагреве до т-ры 650 С - быстрорежущие стали, а при более интенсивном нагреве теплостойким является твердосплавный инструмент. Роль методов порошковой металлургии возрастает при увеличении теплостойкости. Так, спеченные композиции типа САС и САП в принципе можно получать только из порошков. [39]
Добавка циркония практически не оказывает влияния на прочностные свойства холоднодеформированных полуфабрикатов из сплавов, содержащих марганец, и несколько повышает их у сплавов без марганца [ 16, с. Цирконий аналогично марганцу, но при значительно меньшем содержании, повышает температуру рекристаллизации сплава, что способствует получению нере-кристаллизованной структуры и высокой прочности горячепрес-сованных полуфабрикатов [ 14; 15, с. В отличие от марганца цирконий повышает устойчивость твердого раствора алюминиевых сплавов и улучшает прокаливаемость крупных полуфабрикатов. В сложнолегированных сплавах, содержащих марганец и примесь железа, добавка циркония способствует образованию крупных интерметаллидов. [40]
Для получения высокой окалиностойкости никель легируют хромом ( - 20 %), а для повышения жаропрочности - титаном. В этом случае при старении закаленного сплава образуется интерметаллидная у - фаза типа Ni3 ( Ti, A1), когерентно связанная g основным Y-раствором, а также карбиды TiG и нитриды TiN, увеличивающие прочность при высоких температурах. Дальнейшее увеличение жаропрочности достигается легированием сплавов молибденом и вольфрамом, повышающими температуру рекристаллизации и затрудняющими процесс диффузии в твердом растворе, который необходим для коагуляции избыточных фаз и рекристаллизации. Добавление к сложнолегированным сплавам кобальта еще больше увеличивает жаропрочность и технологическую пластичность сплавов. Для упрочнения границ зерен - раствора сплав легируют бором и цирконием. Они устраняют вредное влияние примесей, связывая их с тугоплавкими соединениями. Примеси серы, сурьмы, свинца и олова понижают жаропрочность сплавов и затрудняют их обработку давлением. В связи g этим для повышения жаропрочности при выплавке жаропрочных сплавов необходимо применять возможно более чистые шихтовые материалы, свободные от вредных легкоплавких примесей. [41]
В действительности, когда пассивация и коррозионная стойкость определяются конкретными условиями ( потенциалом, составом раствора, температурой) и наличием не одного, а нескольких легирующих компонентов, дело обстоит еще сложнее. Очевидно, ни эта, ни какая-либо другая простейшая схема не могут дать исчерпывающего представления о коррозионном поведении сложнолегированных сплавов в разнообразных условиях службы. Эти данные можно получить в результате исследования коррозионных и электрохимических свойств сплавов характерных классов в конкретных условиях. Более детально коррозионное поведение сложнолегированных сплавов и сталей будет рассмотрено во второй части этой книги. [42]
 |
Изменение напряжения во времени при деформировании растяжением образцов ( Удеф 2 Ю-6 м / с при 300 С. [43] |
Однако частицы фаз Al9FeNi эффективно препятствуют процессам развития трещин, резко увеличивая время до разрушения сплава. При малых степенях пластической деформации структурным фактором, могущим вызвать преждевременное зарождение трещин, являются интерметаллические фазы, образованные переходными металлами с алюминием, в то время как фазы, взаимодействующие по эвтектическому типу, тормозят распространение трещин и повышают работоспособность реальных изделий в условиях растягивающих напряжений. При этом было подсчитано: если частицы имеют размеры менее 20 - 30 мкм в литых и 10 - 20 мкм в деформированных сплавах, то они практически не разрушаются при растяжении. Измельчение указанных частиц технологическими способами позволило резко повысить работоспособность реальных сложнолегированных сплавов. [44]
Для жаростойкости стали исключительное значение имеет последний фактор - свойства покрывающей металл окисной пленки. Эти свойства определяются температурой плавления, теплотой образования и упругостью диссоциации окислов. Защитные свойства окалины сложнолегированных сплавов определяются свойствами составляющих ее окислов отдельных компонентов сплава и существующими между ними соотношениями. [45]
Страницы: 1 2 3 4