ЗАДАНИЕ № 1
Для стали 08Х22Н6Т указать состав и определить, к какой группе относится данная сталь по назначению. объяснить влияние легирующих компонентов на свойства стали. Назначить режим термообработки. Привести примеры применения данной стали в химической технике.
Марка стали 08Х22Н6Т Сталь коррозионно-стойкая. Сталь 08Х22Н6Т буквы означают X — хром, Н — никель, Т – титан.
Сталь применяется: сварные аппараты и сосуды, камеры горения и другие конструктивные элементы газовых турбин, корпусы аппаратов днища, фланцы, детали внутренних устройств аппаратов, трубные диски и пучки, работающие при температуре от —10 до +300 °С под давлением и соприкасающиеся с коррозионными средами; сталь аустенито - ферритного класса.
Химический состав стали: до 0.08% Углерода (С), Кремний (Si) до 0,8%, Марганец (Mn) до 0,8%, Никель (Ni) 5,3-6,3 %, Фосфор (P) до 0.035%, Хром (Cr) 21-23%, Медь (C u) до 0.3%, 1,5% Ti, остальное Fe.
Влияние легирующих элементов на свойства стали и сплавов
Легированной называется сталь, в которой, кроме обычных примесей, содержатся специально вводимые в определенных сочетаниях легирующие элементы (Cr, Ni, Mo, Wo, V, А1, В, Ti и др.), а также Мn и Si в количествах, превышающих их обычное содержание как технологических примесей (1% и выше). Как правило, лучшие свойства обеспечивает комплексное легирование.
Легирование сталей и сплавов используют для улучшения их технологических свойств. Легированием можно повысить предел текучести, ударную вязкость, относительное сужение и прокаливаемость, а также существенно снизить скорость закалки, порог хладноломкости, деформируемость изделий и возможность образования трещин. В изделиях крупных сечений (диаметром свыше 15...20 мм) механические свойства легированных сталей значительно выше, чем механические свойства углеродисты сталей.
По применимости для легирования можно выделить три группы элементов:
- Mn,Si,Cr,B;
- Ni,Mo;
- V, Ti, Nb, W, Zr и др.
Применимость для легирования различных элементов определяется не столько физическими, сколько, в основном, экономическими соображениями.
Механические свойства при Т=20oС материала 08Х22Н6Т.
| Сортамент | Размер | Напр. | sв | sT | d5 | y | KCU | Термообр. | |
| - | мм | - | МПа | МПа | % | % | кДж / м2 | - | |
| Трубы горячедеформир., ГОСТ 9940-81 | |||||||||
| Трубы холоднодеформир., ГОСТ 9941-81 | |||||||||
| Поковки, ГОСТ 25054-81 | 18-20 | 35-40 | 390-780 | ||||||
| Лист толстый, ГОСТ 7350-77 | Закалка 1000 - 1050oC,Охлаждение вода, | ||||||||
| Лист тонкий, ГОСТ 5582-75 | Закалка 950 - 1050oC,Охлаждение вода, | ||||||||
| Механические свойства: | |||||||||
| sв | - Предел кратковременной прочности, [МПа] | ||||||||
| sT | - Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа] | ||||||||
| d5 | - Относительное удлинение при разрыве, [ % ] | ||||||||
| Y | - Относительное сужение, [ % ] | ||||||||
| KCU | - Ударная вязкость, [ кДж / м2] | ||||||||
| HB | - Твердость по Бринеллю, [МПа] | ||||||||
ЗАДАНИЕ № 2
Описать состав, свойства и область применения неметаллических материалов.
Композиты с металлической матрицей
Композиты с металлической матрицей сокр., КММ (англ. metal matrix сomposites) — композиты, матрицей в которых является металл или металлический сплав.
Описание
Композиты с металлической матрицей разделяют на армированные волокнами (волокнистые композиты) и наполненные тонкодисперсными частицами, не растворяющимися в основном металле (дисперсно-упрочненные композиты).
Волокнистые композиты с металлической матрицей имеют два основных преимущества по сравнению с более распространенными композитами с полимерной матрицей: они могут использоваться при значительно более высоких температурах и более эффективны в относительно малогабаритных сильно нагруженных элементах конструкций. Последний факт определяется возможностью существенно сократить массу стыковочных элементов конструкций благодаря большей прочности металлической матрицы по сравнению, например, с полимерной, и технологичностью обработки композитов с такой матрицей (возможность использования резьбовых соединений и т. д.).
Волокна в КММ несут основную нагрузку, при этом длина передачи нагрузки в такого типа композитах много меньше соответствующей длины в композитах с полимерной матрицей в силу больших возможных касательных напряжений в матрице (при условии достаточно прочной связи на границе раздела волокна и матрицы). Это обстоятельство сказывается положительным образом на прочностных свойствах композита в силу масштабной зависимости прочности волокна. Возможны также ситуации, в которых взаимодействие волокна и матрицы существенно повышает эффективную прочность волокна, в результате реальная прочность композита оказывается выше величины, полученной при использовании результатов испытаний отдельных волокон. Такого типа эффекты делают волокнистые КММ перспективными материалами. Важной особенностью КММ с пластичной металлической матрицей является возможность конструирования структур с хрупкими волокнами, трещиностойкость которых превышает трещиностойкость неармированной матрицы.
Типичными композитами с металлической матрицей являются бороалюминий (волокно бора — матрица на основе алюминиевых сплавов), углеалюминий (композиты с углеволокном), композиты с волокном карбида кремния в титановой или титан-алюминидной матрице, а также с оксидными волокнами в матрице на основе никеля. Последние позволяют существенно поднять (до 1200 оС) рабочую температуру жаропрочных материалов.
В отличие от волокнистых композитов, в дисперсно-упрочненных материалах матрица является основной несущей нагрузку составляющей, а дисперсные частицы тормозят движения дислокаций, повышая предел текучести и прочность материала. Высокая прочность достигается при размере частиц 10–500 нм при среднем расстоянии между ними 100–500 нм и равномерном их распределении в матрице. Дисперсно-упрочненные композиты могут быть получены на основе большинства применяемых в технике металлов и сплавов.
Основные приложения КММ в настоящее время — аэрокосмические конструкции, в будущем они могут заменить металлические сплавы во многих наземных приложениях, в том числе в автомобильной технике.
ЗАДАНИЕ № 3