Cтраница 4
Сплавы на основе тантала также технологичны и перспективны как высокопрочные материалы, однако их разработка сдерживается высокими стоимостью и плотностью, а также дефицитностью. Твердорастворное упрочнение тантала элементами замещения в основном носит такой же характер, как и в сплавах ниобия. Так как вольфрам оказывает более сильное упрочняющее воздействие, чем молибден, то во все сплавы тантала добавляют 7 - Ю % W. Сплавы Т-111 ( рис. 19.7) и Т-222 представляют собой легированные гафнием модификации сплава Та - 10W ( с углеродом), имеющие приблизительно такую же - технологичность. Для эксплуатации 482 С в окислительной среде танталовые сплавы нуждаются в защитном покрытии. Широкое распространение тантал получил в качестве материала для конденсаторов, а в силу высокой коррозионной стойкости в кислотах и других химических реагентах его применяют в соответствующих областях промышленного производства. [46]
Твердорастворное упрочнение может быть вызвано и теми элементами, которые вводят для упрочнения старением ( Ti, Mb и Al), коль скоро они обладают хоть и малой, но конечной растворимостью в аустенитной матрице. Показано [.], сильное Твердорастворное упрочнение, вызываемое элементами внедрения С, N, В; в дальнейшем влияние С и В мы рассмотрим подробнее. [47]
Нелегированный ванадий при сварке разу-прочняется, и для увеличения его прочности требуется дополнительное легирование металла шва. Механические характеристики сварных соединений сплавов с твердорастворным упрочнением остаются на уровне основного металла. [48]
Поведение суперсплавов в условиях усталости - тема далеко не узкая. Название суперсплавы охватывает материалы от сплавов с твердорастворным упрочнением ва основе викеля или кобальта до никелевых сплавов, содержащих до 65 % ( по объему) % - фазы, и от монокристаллических отливок до мелкозернистых деформируемых изделий порошковой металлургии. Рассматривая усталостное поведение, необходимо учитывать его реакции на действующие механизмы ползучести и повреждающее действие среды, поскольку суперсплавы работают при высоких температурах и в агрессивных средах. Естественно, надо рассмотреть все стадии циклического деформирования, зарождения и распространения трещины, чтобы иметь данные для наиболее эффективного проектирования таких сложных механизмов, какими являются газотурбинные двигатели. [49]
Сопоставление расчетных значений t с экспериментальными величинами критического напряжения сдвига монокристаллов показало, что предсказываемое упрочнение примерно на порядок больше реального. Причиной такого расхождения может быть действие других механизмов твердорастворного упрочнения, которые не учитываются теорией Мотта и Набарро. [50]
Эти стали подвергают закалке с 1200 С, которая обеспечивает практически полное растворение нитридов при сохранении мелкозернистой структуры, и отпуску при 400 С для уменьшения закалочных напряжений. При закалке достигается максимальное пересыщение азотом аустенита и, как следствие, наибольшее твердорастворное упрочнение. Однофазная аустенитная структура ( сохраняется при нагреве до 500 С) и высокая концентрация хрома в твердом растворе обеспечивают высокую коррозионную стойкость этих сталей. [51]
Рассмотренный пример относится к структуре сплава на базе твердого раствора с ОЦК-решеткой, обладающей наиболее высокой прочностью межатомной связи. Сплавы на основе твердого раствора с ГЦК-решеткой требуют для повышения прочности межатомной связи твердорастворного упрочнения аустенита. Степень упрочнения твердого раствора определяется влиянием растворенных атомов на электронную структуру атомов аустенитной матрицы. [52]
Сплавы первой подгруппы имеют механические свойства, позволяющие применять их примерно до 650 С. Сплавы второй подгруппы отличаются более высоким содержанием Ni [ 40 % ( по массе) ], элементов, обеспечивающих твердорастворное упрочнение, и более высокой объемной долей упрочняющих выделений, образованных по реакциям старения. К этой подгруппе относятся сплавы 901 и Х-750. По уровню прочности они превосходят сплавы, богатые железом, и могут использоваться при более высоких температурах. Их продолжают применять в современных газотурбинных двигателях, поскольку свойства их привлекательны, а цена низка по сравнению с ценой сплавов на основе никеля. [53]
Действительно, если легирующий атом удаляется от плоскости скольжения, например, на десять межатомных расстояний, то его сопротивление движению дислокации снижается на порядок. При высоких температурах, когда скорость диффузии велика, упругое поле дислокации как бы раздвигает атомы легирующего элемента на пути и таким образом сводит до минимума твердорастворное упрочнение. [54]
Металлические связи, появляющиеся между ближайшими соседями вдоль направлений 111 вследствие перекрывания () - орбиталей и концентрации d - электронов между ядрами, упрочняют и стабилизируют ОЦК структуру от металлов группы скандия ( III гр. Близость электронного строения, определяющая идентичность ОЦК структур, способствуют образованию широких или непрерывных областей ОЦК твердых растворов между тугоплавкими металлами IV-VI групп и создают широкие возможности твердорастворного упрочнения путем взаимного легирования этих металлов. Наряду с повышением высокотемпературной прочности такое легирование в ряде случаев позволяет значительно повысить жаростойкость при газовой коррозии в агрессивных средах. [55]
Химический состав кобальтовых сплавов подобен таковому главного семейства нержавеющих сталей, а роль легирующих элементов, присутствующих в наибольшей и наименьшей концентрациях, по существу, идентична для всех сплавов этой аустенитной системы. Ключевым элементом является Сг, его вводят в количестве 20 - 30 % ( по массе), чтобы сообщить сплаву необходимое сопротивление окислению и горячей коррозии, а также некоторую степень твердорастворного упрочнения. Если стремятся обеспечить упрочнение карбидными выделениями, образующимися по реакции старения, Сг также играет ведущую роль, участвуя в образовании целой серии карбидов с различным соотношением Cr / С. Поскольку в двойной системе Со-Сг примерно при 58 % ( ат. Сг образуется стабильная cr - фаза, высокого содержания Сг необходимо избегать. [56]
Высокотемпературные свойства сплавов на железоникелевой основе формируются в результате сочетания эффектов легирования и упрочнения; последние включают упрочнение твер-дорастворное, старением и зернограничное. Эти виды упрочнения характеризуются рядом особенностей, обусловленных химическим составом тех или иных сплавов: 1) железо и никель образуют аустенитную матрицу, 2) добавки, растворяющиеся в ней, обеспечивают твердорастворное упрочнение; 3) добавки, образующие выделения упорядоченных интер-металлидов, карбидов, боридов и других фаз, обеспечивают упрочнение старением; 4) добавки, воздействующие на границы зерен, упрочняют или видоизменяют их. В дальнейшем мы рассмотрим механизмы упрочнения и их связи с химическим составом сплавов. Сейчас же полезно проанализировать различные сплавы этого класса и их металлургические характеристики. [57]