Сплав
|
Рекомендуемая температура применения
|
Температура испытания
|
"в
|
Gioo
Жаростойкость промышленных медных сплавов (латуней и бронз) выше жаростойкости меди, так как они легированы элементами четвертой группы. Высокой жаростойкостью отличаются сплавы меди с Be, Al, Mn; немного уступают им сплавы с Zn, Sn, Si.
Жаростойкость промышленных алюминиевых сплавов такая же хорошая, как и нелегированного алюминия. Исключение составляют сплавы с магнием типа АМг, так как при нагреве образуется собственный рыхлый оксид MgO.
Жаростойкость сплавов титана можно повысить применением жаростойких покрытий.
Тугоплавкие металлы (Mo, W, Та, Nb) имеют низкую жаростойкость. Они не могут работать в окислительных средах при температуре выше 500 °С. Объемное легирование повышает жаростойкость (разработаны сплавы ниобия с повышенной жаростойкостью [7]). Основные усилия специалистов направлены на разработку защитных покрытий [6].
Основные жаростойкие сплавы созданы на основе железа н никеля. Химический состав высоколегированных сталей и сплавов на железной, железоиикелевой и никелевой основах, предназначенных для работы в кор – розионно-активных средах и при высоких температурах, приведен в ГОСТ 5632—72. Согласно этому стандарту жаростойкие (окалиностойкие) сплавы относятся к группе II и характеризуются как стали и сплавы, обладающие стойкостью против химического разрушения поверхности в газовыж средах при температуре выше 550 °С, работающие в иенагруженном или слабонагружениом состоянии. Жаропрочные стали и сплавы, отнесенные к группе III, также должны обладать достаточной жаростойкостью.
При выборе марки стали или сплава необходимо знать рабочую температуру, механические напряжения, допустимую по конструктивным соображе
J*1 Содержание элемеитов здесь и далее по тексту в мае. долях.
Ниям деформацию, срок службы режим работы детали, состав OKpyjiiaJi щей среды. *1 Номенклатура и рек’ мендации по применению жаростойки* сталей и сплавов приведены в табл, 2о а характеристики жаростойкости’ не! которых из них — в табл. 21.
Жаростойкость сталей и сплавов на основе железа и никеля повышается легированием в основном хромом, алю – минием и кремнием, которые могут образовывать плотные оксиды Cr^O Al2O3, SiO2. Наибольшее распростри нение в качестве легирующего элемента получил хром. Высокими за – щитными свойствами отличаются двойные оксиды-шпинели, которые образуются в высокохромистых сплавах FeO-Cr2O3 и NiO-Cr2O3.
Из жаростойких сталей наиболее широкое применение нашли хромистые (15X5, 15Х6СЮ). Стали с содержанием хрома 5—6 % обладают достаточно высокой жаростойкостью до 600—650 °С, с 14—15% — до 800 0C. При более высоких температурах требуется применять стали с более высоким содержанием хрома (12X17, 15X28). Недостатком высокохромистых сталей является склонность к росту ферритного зерна. Для предотвращения охрупчивания при длительных нагревах сталь дополнительно легируют титаном, сильным карбидообра – зующим элементом (08X17Т, 15Х25Т, 08X18Т1). Стали без тнтана применяются для деталей при высоких температурах и отсутствии больших нагрузок, например для нагревателей.
Дополнительное легирование железо – хромистых сталей алюминием и кремнием повышает их жаростойкость. В качестве жаростойких сталей применяют хромистые стали, легированные кремнием, — сильхромы (40Х9С2, 40Х10С2М6, 30Х13Н7С2), которые широко применяются в автостроении.
Однако содержание алюминия и кремния в отличие от хрома в сталях огра’ ничено, так как эти элементы шают технологические свойства. Это недостаток исключается при совместном легировании хромом и алюминием*
Жаростойкие стали и сплавы на основе железа и никеля [42, 51, 75, 76]
Гталь или сплав (ГОСТ 5632^72)
Химический состав н механические свойства литейных титановых сплавов приведены в табл. 70 и 71.
Порошковые титановые сплавы. Высокая стоимость изготовления и трудность механической обработки сплавов на основе титана являются серьезным препятствием на пути их широкого применения. Методы порошковой технологии позволяют повысить коэффициент использования металла путем уменьшения отходов при механической обработке и открывают потенциальные возможности получения готовых дет3′ лей для конструкций летательны* аппаратов и двигателей.
Получение порошков из сплавов на основе тнтана является сложной про блемой вследствие вредного влияни различных примесей. Высокая химй ческая активность расплавленного г тана исключает применение больШ» ства огнеупоров в качестве матери»1 для тиглей – оВ
Использование современных ме’w получения легированных порошков м
О 5
Й & « cxS
И • >>
Et Я H к га и о.
Si её
А. с
L Wo
Ф "в"
Га »я
E о
О я
VO ""
M
О
Ч 5 и н
– ьо ю к —
«У
* MS
– 2см
~ I
J S Л О)
S о-fc о.
SgIfr
„ я о. >> Sr 1 s
•&• S ° j аю
* ч
>Я ЧО
О о
Я со
^ о CD
S
Ч
О ч
. s s-gcL
I I – о «о
!VOC О. Щ
Йо S и
Дя г о о
С S
И
R о. P M Ч
К
З
S Sa
S о
S Sio
А ё. о
S
О. а>
Га я
Ь Sg
I то
То ^ ¦
Си
GJ,
ЁУ
CJ
О з S0o
§ S-Ow
S §
О I
VO 1 га
Sg,
4 &
5 P В га Ч <^ ш с
2 s
3 а
Х н U a. S^
Я Sn в O-O U еч-
К
Та s
Et о
Га д.
Clcj
О та X
? 3
5 I
М га
3 C^ – с
5 s
4 CJ
Га н ь
Й о
К
ТО О
Gs
О; д П 2 ТО d) H
H – в- <=( к
H
О
H О
Ю H CQ
S
О
Ю H CQ
А H CQ
4
5
И &
И ъ H в 2 в
Ч сг
X о о.
А
Л) • S
§ г 8 E
G w ч с
В; в;
Ra
E S
P. V
HH
& S
Ч С
Я я a a о
S S
S я E а ало
<У о H
? S
О S – § s
О Л
S s « в
В S -2
«ок
§ « га Э >. я
О о о о.
О
X
S
CJ В"
O-S
О я
И. X! Я
О
CQ Й
6I
О
S
S о в – X
О.®
О к ь – я № О CQ S
О к о, га
° 3
В О
Я S
S о
CX
О X
Б я
VO я л я О, m VO g
О D
О R
Са га
Й *
S – о
§ S
О ь
<=( s
>5 &
О к
В га
S – я
В 5
S S-
<3 я
>3 О.
О к
Q-CQ
О к а – са
° 3 X a
, к P о та у а» о O-kJS
О о«
Продолжение табл. 69
Технологические свойства
Пластичность
Термическая обработка
Обработка резаннем
Свариваемость
Сплав
Область применения
Класс прочности
Коррозионная стойкость
Удовлетворительная
ВТ20
Средиепроч – ные
Хорошая
Неупрочняе мые
Хорошая
В горячем состоянии хорошая
Детали, длительно работающие до 5000C
Хорошая
ПТ7М
Трубы и другие тонкостенные сварные детали
Высокопрочные
Удовлетворительная
ВТЗ-1
Упрочняемые
Хорошая
В , горячем состоянии хорошая
Кованые и штампованные детали, работающие при температуре до 400 0C (6000 ч) и 450 0C (2000 ч)
Штампосварные детали, длительно работающие до температуры 400—450 0C
ВТ6
Хорошая
ВГ14
Детали, длительно работающие до температуры 400 0C
Крепежные и резьбовые детали диаметром 40 мм, работающие до температуры 350 0C
Хорошая
ВТ16
X орошай
ВТ 22
ВТ9
В горячем состоянии удовлетворительная
Хорошая
Хорошая
ЙМКф*
D&E
|
5—6
|
—
|
110
|
3020—4150
|
0,4—
0,6
|
—
|
^o1S
|
69,5 I 1400
|
|
|
|
|
|
|
64. Режимы отжига (а+ Р)-сплавов (прутки, поковки, штамповки, профнлв трубы и изделия из них) [10, 26) 1
Сплав
|
T отжига, 0C
|
Изотермический отжиг
|
Полного
|
Неполного
|
U, 0C
|
T„ 0C
|
" Ч,
Прн t,
|
ВТ6
|
750—800
|
600—650
|
800—850
|
750 или 500
|
0,5
|
750—800
|
600—650
|
—
|
—
|
—
|
ВТ9
|
950—980
|
530—620
|
950—980
|
530—580
|
6
|
ВТЗ-1
|
800—850
|
530—620
|
870—920
|
600—650 *1
|
2
|
ВТ14
|
740—760 740—760
|
550—650 550—650
|
790—810
|
640—660
|
0,5
|
ВТ16
|
770—790 730—770
|
550—650 550—650
|
770—790
|
500 *г
|
—
|
8Т22
|
720—780
|
550—650
|
650—750
|
350 *3
|
__
|
740—760
|
550—650
|
—
|
—
|
—
|
*’ Охлаждение на воздухе.
*2 То же с I] до t3 со скоростью 2—4°С/мин, далее на воздухе. *3 То же с /, до с печью, далее на воздухе.
Примечание. В знаменателе — режим отжига листов.
65. Режимы упрочняющей термической обработки (среда охлаждения — вода) (а + Р)-титановых сплавов (прутки, поковки, штамповки, трубы, профиля и изделия из них) [26]
Сплав
|
T закалки, "С
|
Старение
|
Сплав
|
T закалки, cC
|
Старение
|
T, 0C
|
Т, ч
|
T, °С
|
Т, «
|
ВТЗ-1
ВТ6
ВТ9
|
860—900 900—950 920—940
|
500—620 450—550 500—600
|
1—6 2-4 1—6
|
ВТ14 ВТ16 ВТ22
|
870—910 810—830 690—750
|
480—560 560—580 480—540
|
8-16 8-16
|
Се Влияние температуры деформирования на механические свойства титановых ^лав0В ВТЗ-1 и ВТ22 [17]
Сплав
|
Термическая обработка после деформирования
|
Температура деформирования, 0C
|
Механические свойства
|
"в
|
°0,2
|
6
|
|
-S. XS
|
S S. я
SC X S
|
Д
|
МПа
|
%
|
ВТЗ-1
2. классификация
ПРУЖИННЫХ СПЛАВОВ по НАЗНАЧЕНИЮ
Пружинные сплавы общего назначения относятся к классу конструкционных материалов, и поэтому они Должны в первую очередь обладать высокими пределами прочности, упругости, выносливости, релаксационной стойкостью н сопротивлением разрушению.
Пружинные сплавы специального Назначения наряду с повышенными ‘еханическими свойствами должны иметь определенные физико-химиче – cifHe н физические свойства, требования к которым изменяются в зависимости от условий эксплуатации соответствующих упругих элементов. В. частности, к этим сплавам могут предъявляться требования повышенной коррозионной стойкости, немагиитности, малого удельного электрического сопротивления и др.
Пружинные сплавы общего назначения. К этим сплавам относятся преимущественно углеродистые и легированные стали, главным образом перлитного класса, и лишь в ограниченной степени мартенситного класса (табл. 1). У этих сталей обычно повышенное содержание углерода (0,4— 1,2 %), что и определяет высокую степень их упрочнения в результате холодной пластической деформации или мартенситного превращения прн закалке.
Углеродистые пружинные стали 65,. 70, 75, 80, 85, У9А, У10А, У ПА, У12А отличаются низкой коррозионной стойкостью, сравнительно высоким температурным коэффициентом модуля упругости и сниженной релаксационной стойкостью даже при небольшом нагреве. Поэтому они непригодны для работы прн температурах выше 100 0C. Кроме того, углеродистая сталь имеет малую прокалй – ваемость и поэтому ее можно применять лишь для изготовления пружин малого сечення. При закалке, когда необходимо охлаждение пружин в воде, неизбежно наблюдается значительная их деформация, а при очень сложных конфигурациях могут возникать трещины.
Легированные пружинные стали отличаются более высокой релаксационной стойкостью, чем углеродистые, и, кроме того, позволяют получать высокие прочностные свойства (в том числе и предел упругости) в сочетании с повышенной вязкостью и сопротивлением хрупкому разрушению в упругих элементах повышенного сечения. Возможность закалки пружин н других упругих элементов из некоторых более высоколегированных пружинных сталей на воздухе также позволяет сильно уменьшить зональные остаточные напряжения, что повышает стабильность характеристик изделий во времени.
(мас – яоли, %) Я Применение легированных пружинных сталей общего назначения
(1ULI 14959—79)
Сталь
|
С
|
Mn
|
Si
|
Cr
|
Ni
|
Cu
|
Другие элементы
|
Примерное назначение
|
60F 65Г 70Г
. , < _ –
|
0,57—0,65 0,62—0,70 0,67—0,75
11
|
0,70—1,00 0,90—1,20 0,90—1,20
|
0,17—0,37
0,17—6,37 0,17—0,37
|
=<0,25 s?0,25 ==?0,25
|
=<0,25 ^0,25 ==с0,25
|
==?0,20
==?0,20 ==?0,20
|
—
|
Пружины механизмов и машин
|
50ХГ
50ХГА
55ХГР
55С2
55С2А
60С2
60С2А
|
0,46—0,54 0,47—0,52 0,52—0,60 0,52—0,60 0,53—0,58 0,57—0,65 0,58—0,63
|
0,70—1,00
0,80—1,00 0,90—1,20 0,60—0,90 0,60—0,90 0,60—0,90 0,60—0,90
|
0,17—0,37 0,17—0,37 0,17—0,37 1,50—2,00 1,50—2,00
1.5— 2,0
1.6— 2,0
|
0,90—1,20 0,95—1,20 0,90—1,20 ==?0,30
==с0,30 ==с0,30 s?0,30
|
=sc0,25 ==с0,25 ==?0,25 =?0,25 ^0,25 ==с0,25 ==?0,25
|
=SjO,20
==^0,20 s?0,20 ==?0,20 ==50,20 S?0,20 S?0,20
|
0,001—0,003 в
|
Рессоры автомашин. Пружины подвижного состава железнодорожного транспорта
|
70СЗА
|
0,66—0,74
|
0,60-г-0,90
|
2,40—2,80
|
==?0,30
|
==с0,25
|
Г?0,20
|
—
|
Пружины механизмов и машии
V
|
50ХФА
51ХФА «
50ХГФА
55СГФ
|
0,46—0,54 0,47—0,55 0,48—0,54 0,52—0,60
|
0,50—0,80 0,30—0,60 0,80—1,00 ,0,95—1,25
|
0,17—0,37 0,15—0,30 0,-17—0,37 1,5—2,0
|
0,80—1,10 0,75—1,0 0,95—1,10 <0,30
| | |