2.Жаропрочные аустенитные стали. Особенности состава, роль легирующих элементов, применение
Стали аустенитногокласса – в основном хромоникелевые стали с содержанием Cr и Ni в пределах от 7 до 25 % каждого, наряду с которыми присутствуют W, Mo, Ti, Nb и др.
Это самая многочисленная группа жаропрочных (и жаростойких) сталей (см. ГОСТ 5632–72).
В соответствии с особенностями легированного аустенита характеристики жаропрочных свойств аустенитных сталей более высокие (табл. 12.5), чем у жаропрочных сталей перлитного или мартенситного классов.
Сталь 08Х18Н10Т применяют как жаропрочную и жаростойкую. При температуре до 600 °С у стали стабильные механические свойства, она устойчива против межкристаллитной коррозии и хорошо сваривается. Сталь этой марки изготовляют в виде сортового проката, поковок, листа, труб для энергетического и химического оборудования. Аналогичные свойства у стали 12Х18Н12Т, которую применяют в тех же областях техники.
У хромоникельвольфрамовых аустенитных сталей (45Х14Н14В2М) повышенные жаропрочность и сопротивление усталости при высоких температурах. Сталь 45Х14Н14В2М находит применение для выпускных клапанов двигателей внутреннего сгорания. Для длительных сроков службы при температурах 600–650 °С рекомендуется сталь того же типа с пониженным содержанием С (до 0,15 %).
Аустенитные стали применяют, как правило, для изготовления деталей, работающих при температурах 650–700 °С весьма длительное время. Механические свойства этих сталей при температуре 20 °С похожи, но пределы длительной прочности и ползучести отличаются весьма существенно (табл. 12.4, 12.5). Наиболее жаропрочные из них стали 09Х14Н19В2БР1 и 09Х14Н19В2БР, которые применяют для изготовления пароперегревательных и паропроводных труб установок сверхвысокого давления.
3.Дать характеристику стали 40Х10С2М
Cильхром — хромокремнистая сталь мартенситного класса. Назначение: используется в изготовления клапанов выпуска автомобильных, тракторных и дизельных моторов, крепёжные детали, колосники для работы при температурах 650-850 °С. По отношению к сварке сталь является трудносвариеваемой.
По условиям службы сталь клапанов должна быть стойкой к окислению, обладать достаточной твёрдостью, обеспечивающей хорошую стойкость против истирания, быть достаточно вязкой и не давать преждевременных усталостных разрушений вследствие циклической и ударной работы клапанов. Именно эти свойства и заставили обратить внимание на 40Х10С2М, как на материал для ножевых и клинковых изделий.
Температура начала интенсивного окалинообразования в воздушной среде 850 °С, устойчива в серосодержащих средах.
При закалке с температур, лежащих выше критических, сталь 40Х10С2М приобретает мартенситную структуру с очень высокой твёрдостью, а после отжига - структуру зернистого перлита.
Химический состав стали 40Х10С2М (ЭИ107) по ГОСТ 5632-72 "Стали высококачественные и сплавы коррозионностойкие, жаростойкие и жаропрочные" должен соответствовать следующим требованиям, табл.1
Таблица 1 - Химический состав стали марки 40Х10С2М (ЭИ 107), % (ГОСТ 5632-72)
C | Si | Mn | Cr | P | S | Mo | Ti | Cu | Fe |
0,35 | 1,9 | н.б. | 9,0 | н.б. | н.б. | 0,7 | - | - | основа |
-0,45 | -2,6 | 0,8 | -10,5 | 0,030 | 0,025 | -0,9 |
Характерной особенностью данной стали является способность при охлаждении на воздухе с надкритических температур приобретать высокую твёрдость, что вносит ряд особенностей в технологию изготовления деталей: после каждой операции горячей обработки давлением или сварки необходимо проведение отжига при 860°С (медленное охлаждение с печью). Температура начала деформации, в данном случае ковки - 1200°С, конца - 900°С. Ковка относительно тонких и длинных изделий приводит к получению структуры мартенсита. Твёрдость после отжига 269-197 НВ. После закалки, для снятия напряжений рекомендуется закаленные изделия немедленно подвергать отпуску. Рекомендованный режим термической обработки, табл.2:
Таблица 2 - Режим термической обработки стали марки 40Х10С2М (ЭИ 107)
Закалка с 1010-1050°С, охлаждение на воздухе или в масле, отпуск при 720-780 °С, охлаждение в масле | Временное сопротивление σВ, Н/мм2 (кгс/мм2) | Предел текучести σT, Н/мм2 (кгс/мм2) | Относительное удлинение δ5, % | Относительное сужение ψ, % | Ударная вязкость КСИ, Дж/см2 (кгс м/см2) |
не менее | |||||
930 | 735 | 10 | 35 | 20 | |
(95) | (75) | (2) |
Сталь 40Х10С2М характеризуется сравнительно не высоким содержанием легирующих элементов и исходя из этого относительной дешевизной. Благодаря сочетанию хорошей стойкости в горячих газах - продуктах сжигания топлива с повышенной прочностью и сопротивлению изнашиванию применяется как, было отмечено выше для клапанов. Данная сталь относится к группе жаростойких (окалиностойких) и жаропрочных сталей, но настолько ли важны эти характеристики для режущих изделий, работающих при комнатных температурах или чуть ниже нуля? Благодаря повышенному содержанию хрома и кремния сильхромы имеют высокие температуры критических точек (АС1 - 810°С, АС3 - 950°С. Это позволяет проводить высокий отпуск и получать сорбит, устойчивый в условиях эксплуатации при более низких температурах. Вследствие получения структуры сорбита одновременно с увеличением 0,2 обеспечивается повышенное сопротивление усталости, в том числе при термоциклировании. Требуемые свойства в сильхромах достигают совместным введением таких элементов, как хром (6-10%) и кремний (1-3%), которые позволяют получить высокое сопротивление газовой коррозии. Но 10% хрома не достаточно для того, чтобы отнести сталь к разряду, именуемому "нержавеющими сталями" и обеспечить высокую коррозионную стойкость в более агрессивных средах, с которыми возможно придётся контактировать ножевым и клинковым изделиям. Отчасти это обстоятельство компенсируется, глубоким переделом данной стали на металлургических предприятиях и высокой частотой полировки изделий, что повышает способность уже товарной продукции противостоять межкристаллитной коррозии и воздействию агрессивных сред.
В тоже время присадки хрома и кремния повышают, склонность стали к отпускной хрупкости. Введение молибдена уменьшает отпускную хрупкость и препятствует значительному укрупнению зерна при закалке, а также увеличивает жаропрочность.
Несмотря на сравнительно низкое содержание углерода, правильно проведенная термическая обработка позволяет получить твёрдость 50-55 ед. HRCэ и при этом иметь хорошие результаты по износостойкости, что лишний раз подтверждает отсутствие чёткой линейной зависимости между величиной твёрдости и износостойкости.
Таким образом, данная сталь обладает хорошим комплексом свойств, что делает её вполне пригодной для изготовления ножевых и клинковых изделий рядового назначения.
Билет 21
- 1.Состояние легирующих элементов в стали. Влияние легирующих элементов на свойства стали.
- 3.Дать полную характеристику материала лц40Mn3ж
- 1.Влияние легирующих элементов на 1 и 2 превращения в стали
- 2.Улучшаемые стали
- 3.Дать полную характеристику р6м5к5
- 1.Влияние легирующих элементов на 3 и 4 превращения в стали
- 2.Стали для силовых упругих элементов
- 2.Требования к материалам для режущих инструментов. Особенности состава, то.
- 3Дать полную характеристику стали 09хгснд
- 1.Коррозия стали. Виды коррозии. Способы обеспечения стойкости к электрохимической коррозии
- 2.Стали для штампов горячего деформирования
- 3.Дать полную характеристику стали 15х11мф
- 2.Медь и её сплавы. Свойства меди. Латуни и бронзы
- 3. Дать полную характеристику стали 15х12внмф
- 1.Влияние легирующих элементов на структуру и свойства титановых сплавов
- 2.Окалиностойкие стали. Особенности состава. Привести примеры марок окалиностойких сталей.
- 3.Дать полную характеристику стали 25х1мф
- 1.Металлокерамические материалы
- 3. Дать полную характеристику стали 60с2хфа
- 1.Способы обеспечения стойкости к электрохимической коррозии
- 3. Дать полную характеристику 30хн2мфа
- 1.Сравнительная характеристика современных жаропрочных материалов
- 3. Дать полную характеристику стали 25хгрт
- 1.Общая характеристика композиционных материалов. Способы их получения
- 3.Дать полную характеристику стали 38хмюа
- 1. Титан. Свойства титана. Влияние легирующих элементов на полиморфизм титана
- 2.Жаропрочные мартенситные стали. Особенности состава, термическая обработка, структура, применение. Привести примеры марок сталей.
- 3.Дать полную характеристику стали 5хнм
- 1.Высокопрочное состояние сталей. Способы его обеспечения
- 2.Жаропрочные аустенитные стали. Особенности состава, роль легирующих элементов, применение
- 1.Дать классификацию инструментальных сталей по теплостойкости. Привести примеры марок
- 2.Азотирумые стали. Особенности состава, роль углерода и легирующих элементов. Термическая обработка и изменение структуры в ходе её. Марки, применение.
- 3.Дать характеристику стали 55хфа
- 1.Дать сравнительную характеристику материалов, износостойких в условиях трения скольжения. Привести примеры марок
- 2. Порошковые твердые инструментальные сплавы. Состав, свойства, применение, марки