Механические свойства я прокали­ваемость углеродистых инструменталь­ных сталей после закалки и отпуска приведены в табл. 5.

Сортамент углеродистых инстру­ментальных сталей по ГОСТ 1133—71 (кованая круглая и квадратная); ГОСТ 2879—88 (горячекатаная шести­гранная); ГОСТ 4405—74 и ГОСТ 103—76 (полосы кованые и горяче­катаные); ГОСТ 7417—75, ГОСТ 8559—75 и ГОСТ 8560—78 (калибро­ванная), ГОСТ 14955—77 (со специаль­ной отделкой).

Назначение углеродистых инстру­ментальных сталей приведено в табл. 6.

Легированные стали для режущего и измерительного инструмента. По характеру легирования, свойствам и областям применения стали можно разделить на две группы: 1) неболь­шой прокаливаемостл (7ХФ, 8ХФ, 9ХФ, НХФ, 13Х, ХВ4, ХВ5); 2) по­вышенной прокаливаемое™ (9Х, X, 9ХС, ХГС, 12X1, 9ХВГ, ХВГ, ХВСГ).

Химический состав легированных ин­струментальных сталей приведен в ГОСТ 5950—73.

Стали, входящие в первую группу, по устойчивости переохлажденного ау­стенита незначительно превосходят уг­леродистые стали У7—У13, но благо­даря легированию хромом (0,2—0,7 %), ванадием (0,15—0,3%) и вольфрамом (до 4 %) имеют повышенные устойчи­вость против перегрева, износостой" кость и теплостойкость.

Так же как и углеродистые стали У7—У)3, они после термической об­работки содержат мало остаточного аустенита, что обеспечивает им высо­кий предел текучести. Большинство из этих сталей с успехом используют при изготовлении инструментов,_под­вергаемых поверхностной (местной) за­калке. Некоторые из сталей небольшой прокалнваемости имеют специализи­рованное применение: сталь 13Х пред­назначена главным образом для брит­венных ножей, лезвий, хирургического н гравировального инструмента; сталь ХВ4 рекомендуется для резцов и фрез, используемых для обработки резанием с небольшими скоростями материалов высокой твердости; сталь В2Ф ис­пользуется для изготовления ленточ­ных пил и ножовочных полотен для резки конструкционных сталей сред­ней твердости.

В системе Ni—Cu наибольшее рас­пространение получили сплавы типа йоиель, содержащие примерно 30 % Cu и 3—4 % (Fe + Mn), иногда с до­бавками Al и Si.

Сплавы типа монель применяют для зппаратуры, работающей в растворах Чеокислительных кислот, фосфорной, серной и соляной, растворах солей, °Рганических кислот; для теплообмен — аппаратуры, работающей в кои — taKTe с морской водой.

Тугоплавкие металлы • качестве коррозионно-стойких ма — еРвалов имеют ограниченное приме­нив, за исключением тантала. Тан — ял стоек в большинстве минеральных органических кислот (например, 4t0PocTb его коррозии в 85—98 % — иой

Серной кислоте при температуре 210 0C ие превышает 0,05 мм/год), устойчив в фосфорной и азотной кислотах при всех концентрациях до 190 °С, в соле­ной до 30%-ной концентрации при температуре до 190 0C. Тантал приме­няется для изготовления химической аппаратуры.

Благородные металлы Ag, Au, Pt, PJ обладают высокой кор­розионной стойкостью, которая свя­зана с их термодинамической стабиль­ностью, а не переходом в пассивное состояние. Высокая стоимость огра­ничивает их применение в качестве коррозионно-стойких материалов. Наи­более часто эти металлы или сплавы на их основе используют для изготов­ления химической посуды (лаборатор­ной), неокисляющихся электрокон­тактов,-фильтров и фильтров для про­изводства искусственного волокна, в ювелирном деле и др.

Неметаллические материалы. К не­металлическим материалам относятся полимерные и минераль­ные материалы, а также резины и эбонит ы.

Полиэтилен принадлежит к числу химически стойких материалов; он стоек в соляной, фтористоводородной и фосфорной кислотах, в разбавлен­ных азотной и серной кислотах в ши­роком диапазоне концентраций и тем­ператур (табл. 6).

Полиэтилен устойчив в щелочах, растворах солей, воде, сложных эфи — рах, кислотах.

Полиэтилен является коррозионно — стойким конструкционным материалом в химической промышленности, строи­тельстве, используется в виде листов, плит, пленки.

Полистирол, получаемый полимери­зацией стирола, от полиэтилена отли­чается тем,, что атом водорода в нем замещен фенольной группой. Поли­стирол устойчив к воздействию мине­ральных кислот (кроме окислитель­ных), щелочей, минеральных солей. Для полистирола характерно низкое водопоглощение.

Выпускается блочный и суспензион­ный полистирол для изготовления из­делий методом прессования, литья под давлением, экструзией.

6. Химическая стойкость полимерных материалов [74]

5. Влияние контролируемой прокатки на свойства стали 09Г2ФБ [15]

Рис. 1. Зависимость механических свойств малоперлнтиой стали от температуры, нагрева и температуры конца деформации при контролируемой прокатке:

Температура конца прокатка

А) б) в) г)

А — сталь с 0,8 % С и 1,4 % Mn; б — то же с 0,6 % V; в — то же с 0,04 % Nb; а — та же сталь с 0,04 % Nb и 0,08 % V [16]; сплошные линии — температура нагрева под про­катку 1200 0C; штриховые линии — 1050 "С

Некоторые чистые металлы, кера­мики и керметы. Сравнение зависи­мостей радиационного распухания от отношения температуры испытания к температуре плавления для некоторых чистых металлов приведено на рис. 18. Ниобий, молибден, цирконий, тантал, имеющие ОЦК-решетку, обладают по­вышенной стойкостью против радиа­ционного распухания. Напротив, ни­кель (ГЦК-решетка) оказывается более склонным к радиационному распуха­нию.

Керамики и керметы (Al2O3, MgO, ZrO2, Al-Al2O3; B4C — коррозионно — стойкая сталь) более стабильны, чем металлы и сплавы. Радиационное рас­пухание и радиационная ползучесть у них проявляются слабее.

Графит обладает способностью эф­фективно замедлять нейтроны, отлич­ными теплофизическими свойствами, хорошей механической прочностью при высоких температурах, относительно легкой обрабатываемостью. Используе­мый в реакторных установках графит получают искусственно в процессе графитизации нефтяного кокса. При­родный графит обладает большим ко­личеством примесей и не может быть использован как замедлитель нейтро — нов. Графит используется для созда­ния газоплотиых конструкций, покры­тий. Газоплотный графит получают методом пропитки под высоким давле­нием углеродсодержащей жидкостью Искусственно полученного графита и последующей графитизации. Газоплот — ным оказывается и пиролитический Углерод, получаемый в виде отложе­ний на нагретой поверхности углево­дородного газа (метана, бензола). Все Искусственные сорта графита обладают высокой анизотропией свойств, свя­занной с выстраиванием частиц кокса при изготовлении брикетов, графити­зации отложений из газовой фазы.

Нейтронное облучение повышает прочность на сжатие, твердость и модуль упругости графита. В то же время нейтронное облучение умень­шает теплопроводность прн высоких температурах, приводит к нестабиль­ности размеров, уменьшает пластич­ность, вызывает накопление энергии в графите. Последние качества важны для выбора конструктивных решений.

Наиболее сильно влияние флюеиса при невысоких температурах (до 200 0Q. При флюенсе нейтронов более IO24 нейтр./м2 теплопроводность графи­товых образцов снижается в 40— 50 раз (рис. 19 и 20). Уменьшение теплр — проводности (электропроводности), рост термического сопротивления свя­заны с возникновением дефектов кри­сталлической структуры, индуцируе­мых нейтронным потоком.

AV/V, %

Рис. 18. Зависимость распухания чистых металлов от температуры обл^еиия. Флю­енс иейтроиов 3- IO25 нейтр./м* (? > > 0,1 МэВ) [501

Рис. 19. Зависимость относительной теп­лопроводности }.„/}. графита (X0 — исход­ная теплопроводность) от температуры облучения и флюеисв тепловых нейтро­нов [50]

W 30

Го

JO

О

Л0/Л.

ИДт/г

Л/Л0

FIO’lJiteamp/нг

Рнс. 20. Зависимость относительного тер» мического сопротивления )./?.0 графита от флюеиса тепловых нейтронов н темпе­ратуры [50]

Рис. 23. Зависимость изменения полной накопленной энергии в графите от флюеиса тепловых нейтронов:

О ю го зо FIO’^неитр./мг

0,7 0,6 0,7

1,20

1,3

1,47

1,51

1,78

1,72

1,36

1,54

0,2

0,23 0,26 0,23 0,22

0,11

0„14 0,16

40

40 50 50 60 60 50

50

0,11

0,17 0,11 0,15 0,11 0,15 0,10

0,23

0,3

0,3 0,3

100

Алюминиевый сплав 6061 (бор)

То же

Алюминиевый сплав 7075 (бор) То же

140

40

40 50 50 60 60

1,28 1,39

0,16

0,23 0,15 0,30 0,19 0,32

0,4

0,5 0,4 0,6 0,3 0,4

0,11

0,12 0,11 0,14 0,16 0,16

Б А Б А Б

1,79 1,75

Алюминиевый сплав 6061 {бор) То же

200

А Б

50 50

0,23 0,23

0,8 0,8

1,54 1,63

0,13 0,25

0,14 0,14

0,7 0,2

Алюминиевый сплав 6061 (бор) То же

106

30

0,19

1,06

0,6

Титановый сплав Ti + 6А1 + 4V (борсик)

Продолжение табл. I3j

А — материал не подвергался термической обработке. *2 Б — материал подвергался термической обработке.

132. Свойства композиционных материалов с матрицей из сплава Ti + 6А1 + 4V, армированной бериллиевой проволокой |8], при растяжении при комнатной температуре

Полуфабрикаты латуней, обрабаты­ваемых давлением, поставляются в виде горяче — и холоднокатаных, протянутых и прессованных изделий (проволока, полосы, листы, ленты, трубы и др.) в мягком (отожженном), полутвердом (степень обжатия 10—30 %), твердом (30—50 %) и особо твердом (более 60 %) состоянии.

Многокомпонентные латуни, обра­батываемые давлением. Основными легирующими компонентами в много­компонентных латунях (ГОСТ 15527—70) являются алюминий, же­лезо, кремний, марганец, мышьяк, цикель, олово и свинец. Алюминий, никель, олово и кремний повышают прочность, коррозионную стойкость и улучшают антифриккиониые харак­теристики. Железо, измельчая зерно, повышает температуру рекристалли­зации и твердость латуни. Марганец повышает ее жаростойкость. Мышьяк предохраняет латуни от обесцинкива- ния в агрессивных пресных водах.^ Добавки свинца в латуни улучшают ее? обработку резанием.

Физические и механические свой­ства многокомпонентных латуней, о рабатываемых давлением, приведен в табл. 32 , 33. Механические свойств латуней при низких температур

Представлены в табл. 34. Этн латуни Уточняются деформационным накле — ‘ "j за исключением латуни ЛШКМЦ75-2-2,5-0,5-0,5. Эта латунь является дисперсионно-тверде — ющим сплавом, который упрочняется не только при деформационном на — клепе, но и в результате закалки и старения- Она обладает высокой пластичностью в закаленном состоя­нии И высокими прочностными и упру­гими свойствами после старения. Упрочнение сплавов обеспечивается холодной деформацией после закалки.

Все двойные латуни обладают до­статочной прочностью и отлично обра­батываются давлением как в горячем, так и в холодном состоянии (за исклю­чением латуни Л60, которая хорошо обрабатывается в горячем состоянии).

Кроме высоких механических и ли­тейных свойств латунь Л96 отличается высокой коррозионной стойкостью и не склонна к обесцинкиванию и корро­зионному растрескиванию. Ее приме­няют для изготовления радиаторных, конденсаторных и капиллярных тру­бок.

Латуни Л90, Л85, Л80 обладают хорошими механическими и корро­зионными свойствами. Они применя­ются для изготовления змеевиков, сильфонов, деталей теплотехнической и химической аппаратуры.

Латунь Л90 хорошо сваривается со сталью при совместной прокатке, в связи с чем успешно применяется для плакировки и изготовления биме­талла. Отличаясь красивым золоти­стым цветом, латунь Л90 применяется для изготовления фурнитуры и укра­шений. Из латуни Л85 изготовляют гибкие шланги, детали холодильного оборудования, конденсаторные трубки.

О о

W

30,6 30,2 41,1

О о

29,4 2^8,9 41,9

To

CJ

28,5 28,1

S

- S

О

X

Я.

А

0,44 0,42—0,44

•S

&

7,77 7,81 j 7,80

Сталь

30ХГСН2А 40ХСН2МА 25Х2ГНТА

Га с быстрым охлаждением на воздухе от 680—700 0C. Чистовую обработку проводят после полной термической обработки. При финишной обработке шлифованием должны строго’ соблю­даться режимы, гарантирующие от­сутствие прижогов. После шлифования проводят отпуск при 200—300 0C. По­сле сверления отверстий в отожженной стали необходимо удалять заусенцы и осуществлять развертывание или рас­тачивание отверстий после полной тер­мической обработки, снимая при этом поверхностный слой, окисленный при нагреве под закалку. Толщина окис­ленного слоя может достигать 20— 50 мкм. Значительно более толстый окисленный и обезуглероженный слой (до 300—500 мкм) остается после штамповки. Некоторые поверхности деталей сложной формы после штам­повки не подвергаются механической обработке. В этом случае для обеспе­чения высокой усталостной прочности хорошие результаты дает интенсивное поверхностное пластическое деформи­рование (ППД), например дробеструй­ное. Перед ППД иа штампованных поверхностях должны. быть устра­нены грубые дефекты в виде запрес­сованной окалнны, заковов 1 и др. Резьбовые участки болтов или шпилем после термической обработки следует подвергать пескоструйной очистке.

В зонах концентрации напряжения параметр шероховатости поверхности должен быть не более Ra = 1,6 мкм, вие зоны действия концентраторов Ra = 3,2 мкм — для растянутых эле­ментов или Ra = 6,3 мкм — для эле­ментов, работающих на сдвиг.

Рекомендуемые режимы упрочня­ющей термической обработки и свой-’ ства сталей. Для достижении высокой прочности среднелегированные стали подвергают обычной закалке на мар­тенсит и низкому отпуску при 220— 250 0C, который улучшает пластич­ность, вязкость и особенно сопротив­ление разрушению прн сохранении высокого уровня прочности.

Во многих случаях еще более высо­кий комплекс этих свойств, опреде­ляющих конструкционную прочность стали, достигается в результате изо* термической закалки на нижний бей — иит или низкой изотермической за­калки, после которой структура стали состоит из нижнего бейнита и мартен­сита. В ряде случаев после изотерми­ческой закалки проводят низкий от­пуск, что улучшает сопротивление разрушению.

В табл. 15 приведены рекомендуемые режимы упрочняющей термической об­работки средиелегироваиных сталей. Стали имеют повышенную прокаливав — мость: сталь 25Х2ГНТА — до 30 мм; сталь 30ХГСН2А — до 80 мм; для стали 40ХСН2МА размеры сечения не регламентируются.

Механические свойства сталей после различных вариантов упрочняющей обработки для различных температур испытаний приведены в табл. 16—18. На рис. 4 представлена диаграмма растяжения одной из сталей, а на рис. 5—8 — их характеристики со­противления усталостному разруше­нию в зависимости от вида исполь­зуемой упрочняющей обработки. По­казатели вязкости и трещиностойкости сталей приведены в табл. 19, 20.

]5. Рекомендуемые режимы упрочняющей термической обработки средиелегироваиных сталей