СПРАВОЧНИК СУПЕРСПЛАВОВ – Часть 365

Примечание. В числителе указаны значения для сплавов в ото­жженном, а в знаменателе — в термически упрочненном (пекле закалки и ста­рения) состоянии.

Лов. Жаропрочные алюминиевые спла­вы широко применяются в различньш отраслях промышленности, в том числе в авиационной и ракетной технике. Свойства основных алюминиевых жаро­прочных сплавов приведены в табл. 18.

Свойства и область применения жаро­прочных сплавов титана приведены в табл. 19.

3. ЖАРОСТОЙКИЕ МАТЕРИАЛЫ

Разрушение поверхностных слое» металлов и сплавов при высоких тем – пературах в коррозионно-активны* средах создает большие трудности при эксплуатации машии и аппаратов, например газовых турбин, высоко* температурных печей, ядерных Pealt’

Оов, двигателей внутреннего сгора – яя Велики потери металла от газовой Эрозии и при различных техноло­гических операциях, ковке, штамповке, металлургии и металлообработке, например, при термической обработке я ряде других операций.

Способность материалов сопротив­ляться газовой коррозии в процессе обработки и эксплуатации при высо­ких температурах называют жаро­стойкостью.

Наиболее распространенным яв­ляется процесс взаимодействия метал­лов с кислородом, хотя известны и другие виды газовой коррозии (сер­нистая, водбродная и др.). Химическая коррозия, имеющая место в этом слу­чае, развивается в кислородсодержа­щих газах: иа воздухе, в углекислом газе, водяном паре, чистом кислороде в др. Движущей силой газовой кор­розии является термодинамическая не­устойчивость металлов в газовых сре­дах при данных внешних условиях: давлении, температуре, составе среды и др. При этом на поверхности металла чаще всего образуется оксидная плен­ка. От структуры, состава и свойств этих пленок зависит скорость процесса газовой коррозии. Защитные свойства оксидных пленок в значительной сте­пени определяются их сплошностью, которая зависит от отношения моля оксида к массе атома металла. Хо­рошо защищают металл от дальнейшего окисления только плотные оксиды, если отношение объемов находится E пределах 1,0—2,5 [28].

Прн разработке жаростойких спла – saB основным необходимым требова­нием ко всем легирующим элементам является большее химическое сродство,,х к кислороду, чем основы. Согласно сУЩестзующим теориям можно выде­лить три принципа жаростойкого ле­гирования.

1- Ионы легирующего элемента вхо – й, тг в кристаллическую решетку ок­сида основного металла, уменьшая его ^Фектность и соответственно скорость ?®Рфузии, и образуется легированный Этим объясняется повышенная Дростойкость низколегированных ста – "н сплавов.

,.J – Легирующий компонент образует сгпвенный оксид, обладающий луч­шими защитными свойствами, чем ок­сид основного металла. Этим объяс­няется хорошая жаростойкость вы­соколегированных сталей и сплавов,

3. Легирующий элемент с основным металлом образует двойной оксид с кри­сталлической решеткой типа шпинеля, обладающий повышенными защитными свойствами. На жаростойких, сплавах обнаружены двойные окснды-шпинели: FeO-CT2O3, FeO-AI2Os, NiO-Fe2O3, NiO-Cr2O3, NiO-Al2O3 и др. С этим связана высокая жаростойкость высо­колегированных сталей и сплавов.

Окисление металлов протекает по различным кинетическим законам, за­висящим от условий реализации про­цесса и свойств образующихся окси­дов, Температурные зависимости ско­рости окисления металлов определяют экспериментально в условиях, ими­тирующих эксплуатационные. По ним оценивают жаростойкость и макси­мальную рабочую температуру, что определяет возможность использова­ния металла при заданных темпера­туре и длительности. эксплуатации.

Для количественного определения жаростойкости применяют различные методы, нз которых наиболее известны весовой метод (по изменению массы образца) и метод непосредственного измерения глубины коррозии по ГОСТ 6130—71. Высокой точностью характе­ризуется параметрический метод рас­чета жаростойкости металлов на ЭВМ. В руководящих материалах [27] при­ведены характеристики жаростойко­сти основных классов металлически* конструкционных материалов, приме­няемых в энергомашиностроении: глу­бина коррозии, средняя скорость кор­розии, предельная допускаемая тем­пература применения в различных кор­розионных средах. Применительно к нагревателям расчетные значения ха­рактеристик жаростойкости, применяе­мых для оценки конструкционных материалов, не еыявляют степень отри­цательного влияния неоднородности окисления на срок их службы. В этом случае разработаны специальные ме­тоды оценки стойкости путем нагрева образцов электрическим током [59].

Жаростойкость сплавов магния с Mn, Zn, Al выше, чем нелегированного маг­ния. Улучшает жаростойкость маг­ния бериллий (0,02—0,05 %) *1, устра­няя самовозгорание при технологиче­ской обработке.