Контрольная работа: Основы технологии металлов

Жаропрочные стали

Решение

Жаропромчная сталь -- это вид стали, который используется в условиях высоких температур (от 0,3 части от температуры плавления) в течение определённого времени, а также в условиях сложнонапряжённого состояния.

Главной характеристикой, определяющей работоспособность стали, является жаропрочность.

Жаропрочностью называется способность материала сопротивляться деформации и разрушению при высоких температурах. Основными критериями жаропрочности металлов является предел ползучести и предел длительной прочности.

Различают следующие виды жаропрочных конструкционных сталей.

1. Перлитные стали. Стали перлитного класса используют для изготовления крепежа, труб, паропроводов, пароперегревателей и коллекторов энергетических установок, длительно работающих при температурах 500 - 550є С. Перлитные стали содержат относительно малые количества углерода и обычно легированы хромом, молибденом и ванадием (марки 12ХМ, 12Х1МФ). Стали этого класса используют в закаленном или нормализованном и высокоотпущенном состоянии.

2. Мартенситные стали. Стали мартенситного класса используют для изготовления деталей энергетического оборудования (лопатки, диафрагмы, турбинные диски, роторы), работающих при температурах 600 - 620є С. Стали более значительно легированы хромом, а также вольфрамом, молибденом, ванадием (марки 15Х11МФ, 15Х12ВНМФ). Высокая жаропрочность этих сталей достигается при закалке от 1000 - 1050° С в масле на мартенсит с последующим отпуском на сорбит или троостит. Клапаны выхлопа двигателей внутреннего сгорания небольшой и средней мощности изготовляют из сильхромов - хромокремнистых сталей мартенситного класса типа 40Х9С2, 40Х10С2М. Клапаны мощных двигателей изготовляют из аустенитных сталей.

3. Аустенитные стали. Из этих сталей изготовляют роторы, диски, лопатки газовых турбин, клапаны дизельных двигателей, работающие при температурах 600 - 700° С. Хромоникелевые аустенитные стали для увеличения жаропрочности дополнительно легируют вольфрамом, молибденом, ванадием, ниобием, бором и другими элементами. К жаропрочным сталям аустенитного класса относятся стали 09Х14Н16Б, 09Х14Н19В2БР, 45Х14Н14В2М.

Термообработка этих сталей состоит из закалки и старения при температурах выше эксплуатационных. При старении происходит выделение из аустенита мелкодисперсных избыточных фаз, что дополнительно увеличивает сопротивление стали ползучести. В табл. 1 приведены основные свойства некоторых российских жаропрочных сталей. Более высокие рабочие температуры (до 1000 - 1100 °С и более) выдерживают так называемые суперсплавы, выплавленные на основе элементов VIII группы периодической системы - никелевые, кобальтовые, железоникелевые сплавы. Их применяют при изготовлении газотурбинных двигателей для аэрокосмических и промышленных энергоустановок. Для работы при еще более высоких температурах применяют тугоплавкие металлы и керамические материалы.

Сплав ХН77ТЮР (ЭИ437Б и ЭИ437БУВД)

Химический состав по ГОСТ 5632-72, ТУ 14-1-402-72, % (по массе):

· сплава ЭИ437Б - 19-22 Cr; 2,4-2,8 Ti; 0,6-1,0 Al; <= 4,0 Fe; <= 0,4 Mn; <= 0,6 Si; <= 0,07 С; <= 0,01 В; <= 0,02 Се; <= 0,007S; <= 0,015 P; остальное никель;

· сплава ЭИ437БУ - 19-22 Cr; 2,5-2,9 Ti; 0,6-1,0 Al; <= 0,4 Mn; <= 0,6 Si; <= 0,07 C;<= 0,01 B; <= 0,02Ce; <= 0,007 S; <= 0,015P; остальное никель.

Механические свойства стали ХН77ТЮР (стар. ЭИ437Б)

Механические свойства стали ХН77ТЮР (стар. ЭИ437Б) при повышенных температурах

Механические свойства стали ХН77ТЮР (стар. ЭИ437Б) при 20 єС в зависимости от тепловой выдержки

Механические свойства стали ХН77ТЮР (стар. ЭИ437Б) в зависимости от тепловой выдержки и температуры испытания

Механические свойства стали ХН77ТЮР ( стар. ЭИ437Б ) при испытаниях на длительную прочность

Предел выносливости стали ХН77ТЮР (стар. ЭИ437Б)

Механические свойства стали ХН77ТЮР ( стар. ЭИ437Б ) при Т=20oС

Физические свойства стали ХН77ТЮР ( стар. ЭИ437Б )

Сплав ХН70ВМТЮ (ЭИ617)

Химический состав по ГОСТ 5632-72, % (по массе): 13-16 Cr; 2-4 Мо; 5-7 W; 0,1-0,5 V; 1,8-2,3 Ti; 1,7-2,3 Al; <= 5 Fe; <= 0,5Mn; <= 0,6 Si; <= 0,12 С; <= 0,02 В; <= 0,02 Се; <= 0,015 S; <= 0,015 P>; остальное никель.

Механические свойства при Т=20^oС материала ХН70ВМТЮ

Физические свойства

СплавХН70Ю

Химический состав по ГОСТ 5632-72, % (по массе): 26-29 Cr; 2,8-3,5 Al; <= 0,З Mn; <= 0,8 Si; <= 0,12 С; <= 0,1 Ва; <= 0,03 Се; <= 0,012 S; <= 0,015 Р; остальное никель.

Механические свойства при Т=20^oС материала ХН70Ю

Физические свойства материала ХН70Ю

Задача

Расшифруйте следующие обозначения сталей, с указанием типа стали, химического состава сплава, механических свойств и рекомендуемые типы термических обработок, согласно варианту: