Металловедение жаропрочных сталей и сплавов (часть 2)   

   Многообразие эксплуатационных условий, а следовательно и требований, предъявляемых к жаропрочным сплавам, опре­деляет и многообразие типов испытательной аппаратуры. Сле­дует иметь в виду, что сопротивление сплавов действию внешних нагрузок при высоких температурах может характеризоваться различными свойствами. Причем в зависимости от условий службы деталей в конструкциях одни свойства имеют большее значение, чем другие.

   Так, высокое сопротивление ползучести является одним из основных требований, предъявляемым к материалам, которые используют в стационарных установках, работающих весьма продолжительно на установившемся режиме. Основные харак­теристики материала, применяемого для авиационных турбо­реактивных двигателей, работающих несколько сот часов, — это длительная прочность и способность выдерживать кратковременные перегрузки. Для сталей, используемых при изготовлении клапанов двигателей внутреннего сгорания,  основными требованиями является достаточно высокий предел усталости при рабочих температурах. Материал лопаток турбокомпрес­соров, вращающихся с большим числом оборотов, должен иметь высокую прочность на растяжение под действием центробеж­ных сил. Материалы для деталей жаровых труб и камер сгора­ния, не подвергающиеся значительной нагрузке и омываемые газами, имеющими высокую температуру, должны хорошо сопротивляться коррозионному разрушению в процессе экс­плуатации. Диски турбореактивных двигателей воспринимают комплекс весьма больших напряжений при повышенных тем­пературах и определяющим свойством материала этих дета­лей является высокая прочность в эксплуатационных усло­виях.

   Таким образом, наряду с использованием стандартной аппаратуры необходима разработка разнообразной новой аппа­ратуры для испытания жаропрочных свойств, а также для исследования специфического строения жаропрочных сплавов.

   По мере развития металловедения жаропрочных сплавов развиваются и уточняются основные теоретические положения, лежащие в основе создания этих сплавов. Параллельно со­вершенствуется методика исследования, создается новая аппа­ратура и вырабатываются определенные приемы изучения много­компонентных металлических систем, определяющих современ­ные жаропрочные сплавы. Развитие основных теоретических представлений и совершенствование методики исследования следует рассматривать совместно.

   Жаропрочные сплавы являются в основном сложнолегированными, а их обработка предусматривает создание тонких и весьма устойчивых изменений строения, обеспечивающих длительную надежную работу в тяжелых эксплуатационных условиях; эти обстоятельства накладывают особые ограничения на условия металлургического производства этих сплавов. Вакуумная металлургия, практика введения в состав сплава малых добавок, использование шихтовых материалов высокой чистоты, применение особых приемов ведения плавки, а также специальных методов горячей механической обработки — все это нашло свое развитие главным образом в связи с совершен­ствованием жаропрочных сплавов.

   Таким образом, в металловедении жаропрочных сплавов разрабатывают и изучают сложные по составу металлические материалы, отличающиеся от всех обычных конструкционных сталей и сплавов особой тонкостью и стабильностью строения; эти материалы отличаются также тем, что их используют в тя­желых условиях эксплуатации: одновременное и продолжитель­ное воздействие высоких температур и напряжений.

   Теоретические основы этой отрасли металловедения, исполь­зуемые при изыскании жаропрочных сплавов, создаются с при­влечением современных представлений металлофизики о строе­нии реальных металлов и сплавов. Экспериментальная база металловедения жаропрочных сплавов предусматривает ис­пользование тонкой методики исследования и создание совер­шенной аппаратуры, отличающейся большой чувствительно­стью и точностью.

   В настоящее время во всех отраслях техники наметилась тенденция значительного роста скоростей и повышения потреб­ляемых мощностей; поэтому необходимость работы металличе­ских материалов во многих машинах и механизмах при высо­ких температурах становится очевидной. Этим обстоятельством определяется дальнейшее совершенствование и развитие ме­талловедения жаропрочных сплавов.

   зыскание новых сплавов должно, очевидно, развиваться не только в направлении комплексного легирования сплавов на железной и никелевой основах, но также и создания сплавов на других основах — хрома, молибдена, ниобия и других элементов (см. табл.1).

   Разработка жаропрочных сплавов на основе титана, цир­кония, хрома, ниобия, молибдена, тантала или вольфрама пока еще отстает от разработки аустенитных жаропрочных сплавов на основе железа или никеля.

   Так, для титановых сплавов, ограничения по рабочей тем­пературе обусловлены протеканием полиморфных превращений.

      Таблица 1. Сопротивление ползучести некоторых чистых металлов

Элементы

Предел ползучести(1% за 24 ч), кГ/мм2Плотность(γ), г/см3σn
Cr3,1-4,77,140,425-0,62
Nb4,458,570,52
Mo4,65-6,110,20,455-0,6
W9,419,360,49
Ir9,427,40,42
Похожие записи: