Конструкционные стали и сплавы

1300°С. Жаростійкість залежить від складу стали, а не від її структури, тому жаростійкість феритних і аустенітних сталей при рівній кількості хрому практично однакова.

Жаростійкі стали і сплави використовуються для виробництва труб, листів, деталей високотемпературних установок, газових турбін і поршневих двигунів, пічних конвеєрів, ящиків для цементації і ін.

Жароміцні сталі повинні володіти високим опором хімічній корозії, але разом з тим, забезпечувати надійну роботу під навантаженням (тобто мати достатньо високі межі повзучості і тривалої міцності) при температурах експлуатації вище 400. . . 450°С. Температурний рівень жароміцності сплавів, в першу чергу, визначається міцністю міжатомного зв'язку, який може бути оцінена поряд фізичних констант, зокрема, температурою плавлення. Проте при даній температурі плавлення жароміцність сильно залежить від температури рекристалізації. У зв'язку з цим сталі аустенітного класу володіють вищою жароміцністю в порівнянні із сталями перлитового класу.

При таких високих температурах експлуатації визначальну роль в руйнуванні грає не дислокаційна структура, а дифузійні процеси, що мають навіть при невеликій напрузі направлений характер і сприяючі розвитку дифузійної повзучості. Оскільки дифузійні процеси найлегше протікають по межах зерен, що мають підвищену кількість дефектів будови, то, окрім хімічного складу на жароміцність істотний вплив робить структура металу. Зазвичай добиваються отримання легованого твердого розчину з вкрапленнями по межах зерен або усередині них дисперсних карбідних або интерметалідних фаз. Крупніше зерно сприяє підвищенню жароміцності, хоча при цьому знижується пластичність. Надзвичайно важливий чинник - стабільність структури, оскільки переміщення атомів веде до збільшення повзучості.

Жароміцні стали і сплави в своєму складі обов'язково містять нікель, який забезпечує істотне збільшення межі тривалої корозійної міцності при незначному збільшенні межі текучості і тимчасового опору, і марганець. Вони можуть додатково легуватися молібденом, вольфрамом, ніобієм, титаном, бором, йодом і ін. Так мікролегування бором, а також рідкоземельними і деякими лужноземельними металами підвищують такі характеристики, як число оборотів при крученні, пластичність і в'язкість при високих температурах. Механізм цієї дії при мікролегуванні заснований на рафінуванні меж зерна і підвищенні межкристалітні міцності. Хімічний склад і структура цих сталей вельми різноманітні.

Робочі температури сучасних жароміцних сплавів складають приблизно 0,45. . . 0,8 Тпл. Ці сталі класифікують по температурі експлуатації (ГОСТ 20072-74): при 400.

. 550°С - 15ХМ, 12Х1МФ, 25Х2М1Ф, 20ХЗМВФ; при 500. . . 600°С - 15Х5М, 40Х10С2М, 20Х13; при 600:. . 650°С -12Х18Н9Т, 45Х14Н14В2М, 10Х11Н23ТЗМР, Хн60ю, Хн70ю, Хн77тюр, Хн56вмкю. Хн62мвкю.

Жароміцні стали і сплави застосовуються для виготовлення труб, клапанних, паро- і газотурбінних деталей (ротори, лопатки, диски і ін. ).

Криогенні машинобудівні стали і сплави (ГОСТ 5632-72) по хімічному складу є низковуглецевими (0,10% З) і високолегованими (Cr, Ni, Mn і ін. ) сталями аустенітного класу (08Х18Н10, 12Х18Н10Т, Озх20н16аг6, Озх13аг19 і ін. ). Основними споживчими властивостями цих сталей є пластичність і в'язкість, які з пониженням температури (20. . . -196°С) або не міняються, або мало зменшуються, тобто не відбувається різкого зменшення в'язкості, характерного при холодноламкості. Наприклад, для криогенних сталей (Он6а, Он9а) після відповідної термічної обробки (подвійна нормалізація і відпустка або гарт у воді і відпустка) характерний при пониженні температури підвищення межі повзучості від 400 до 820 Мпа. Криогенні машинобудівні сталі класифікують по температурі експлуатації в діапазоні -196. . . -296°С і використовують для виготовлення деталей криогенного устаткування.

Зносостійкі стали (ГОСТ 5632-72) по хімічному складу можуть бути високовуглецевими (1,1. . . 1,3% З) або маловуглецевими і високолегованими (Si, Mn,

1 2 3 4 5 6