К жаропрочным относят стали и сплавы, способные работать в нагруженном состоянии при высоких температурах в течение определенного времени и обладающие при этом достаточной жаростойкостью.
На уменьшение прочности стали влияет не только само повышение температуры, но и длительность воздействия нагрузки.
В результате этого сталь «ползет» и это явление названо ползучестью.
Ползучесть – это деформация, непрерывно увеличивающаяся и завершающаяся разрушением под действием постоянной нагрузки при длительном воздействии температуры.
Жаропрочность характеризуется пределом ползучести.
Это напряжение, вызывающее заданную по значению деформацию
(обычно от 0,1 до 1%) за промежуток времени (100, 300, 500, 1000 часов) при заданной температуре.
Кроме этого жаропрочность характеризуется пределом длительной прочности.
Это напряжение, вызывающее разрушение при данной температуре за данный интервал времени.
Факторы, способствующие повышению жаростойкости:
- Высокая температура плавления основного металла
* наличие в сплаве твердого раствора и мелкодисперсных частиц
* пластическая деформация, вызывающая наклеп
* высокая температура рекристаллизации
* рациональное легирование
* термическая обработка и термомеханическая обработка
Жаропрочные стали классифицирую по одному признаку, температуре эксплуатации:
Основой котлостроения являются перлитные жаропрочные стали.
Они применяются при температурах до 580 °C. Технологичны, недороги. Содержат 0,25-0,3 % С и легирующие элементы: хром, молибден, ванадий.
* Марки: 12Х1МФ, 25Х2М1Ф.
Из перлитных жаропрочных сталей изготавливают трубы пароперегревателей, паропроводов и других частей теплоэнергетических установок, а также валы и цельнокованые роторы, плоские пружины, крепеж.
* Мартенситные жаропрочные стали прочнее и выдерживают температуру до 650 °C. Это так называемые сильхромы (например, 40Х10С2М), легированные хромом и кремнием, а также 11Х11Н2В2МФ, 15Х11МФ, 18Х12ВМБФР. Последние имеют МПа.
Сильхромы стойки к окислению в парах и топочных газах. Их закаливают с 1000 °C и отпускают при
700 °C. Применяют для клапанов ДВС.
Они плохо свариваются и труднее перлитных сталей обрабатываются резанием.
Аустенитные жаропрочные стали работают до 700 °C. Подразделяются на однофазные (12Х18Н10Т), стали с карбидным упрочнением и стали с интерметаллидным упрочнением.
Стали аустенитного класса подразделяются на:
неупрочняемые (нестареющие)
* 09Х14Н16Б – закалка с охлаждением на воздухе.
упрочняемые (стареющие), сложнолегированные 40Х15Н7Г7Ф2МС- для лопаток газовых турбин, закалка с 1050-1200 ° с последующим длительным старением 600-800 °
При более высоких температурах применяют жаропрочные сплавы на никелевой основе, например,
* ХН77ТЮР для лопаток турбин, жаростойкость их до 1200о
* Жаропрочных сплавов очень много. Но в основном они секретны.
CТАЛИ И СПЛАВЫС ОСОБЫМИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМИ СВОЙСТВАМИ
Магнито-твердые стали и сплавы
К магнитотвердым относят материалы с высокой коэрцетивной силой, мало изменяющейся во времени. Эти материалы служат для изготовления постоянных магнитов.
Для получения высокой коэрцетивной силы более эффективной оказалась не нормальная решетка ОЦК (альфа-железо), а искаженная тетрагональная решетка альфа железа в мартенсите.
Поэтому эти стали закаливают на мартенсит с минимальным количеством остаточного аустенита. Это могут быть высокоуглеродистые и легированные стали с высокодисперсной неравновесной структурой.
Для наиболее слабых магнитов применяют инструментальные стали У10-У12, они прокаливаются на небольшую глубину и применяются для изготовления магнитов с размерами сечения 4-7 мм.
Для изготовления наиболее сильных магнитов используют хромистые стали с 1% хрома и 3% хрома.
* ЕХ
* ЕХ3
* ЕХ5К5 - кобальта 5%, хрома 5%. имеет более высокие магнитные свойства
Магнитные сплавы имеют очень высокую твердость, но хрупки, поэтому обрабатываются только шлифованием. Магниты из этих сплавов изготавливают либо литьем, либо спеканием из порошков.
В последнее время широко распространены железо-никель-алюминиевые сплавы для постоянных магнитов 11-14%алюминия, 22-34% никеля, с добавками меди, кремния, кобальта. По магнитной мощности они превосходят стальные.
* Ални- железо-алюминий и никель
* Алниси-+ кремний
* Алнико + кобальт и медь
* Викаллой - 52% кобальта, 14% ванадия остальное - железо