Статьи | Металлолом — Part 40

П-рнмечание. В числителе дро­би приведены механические свойства сталей после закалки из межкритиче­ского интервала температур, в знаме­нателе — после деформации на 5 % и старения при 200 0C.

Их. для’ листовой штамповки деталей достаточно сложной конфигурации, что является преимуществом этих сталей перед другими высокопрочными ста­лями [4].

Сопротивление коррозии ДФМС на­ходится на уровне сопротивления кор-

?озии сталей для глубокой Вытяжки 6].

ДФМС удовлетворительно сварива­ются методой точечной сварки. Пре­дел выносливости при знакоперемен­ном изгибе составляет для сварного шва и основного металла (сгв я» « 550 МПа) соответственно 317 и 350 МПа, т. е. 50 и 60% 0„ основ­ного металла 16]:

11. Механические свойства стали 09Г2 (0,10 % С; 1,65 % Mn; 0,32 % Si; 0,017 % S; 0,019 % Р) [в]

°0,2

0B

06ХГСЮ

250/560

620/650

06Г2СЮ

310/610

650/700

‘ Обработка

Структуре

«в

СТ0,2 .

««, %

МПа

МПа

«в

Горячая прокатка Термическая об­работка из (а + + 7)-области

Ферритио-перлитная Ферритио-мартеисит – ная

Л

4Ю 280

/

500 580

0,82 0,48

25 27

490 570

*’ После деформации на 5 % и яагрева прн 200 cC1 1 ч.

В случае применения ДФМС для деталей массивных сечеиий, когда не­обходимо обеспечить достаточную про – каливаемость», целесообразно исполь­зовать составы с повышенным содер­жанием марганца или с добавками хрома, бора и т. д. [41 ],

Экономическая эффективность при­менения ДФМС, которые дороже низ­коуглеродистых сталей, определяется экономией массы деталей (ва 20—25 %). Применение ДФМС в некоторых слу­чаях позволяет исключить упрочняю­щую термическую обработку деталей, например высокопрочных крепежных изделий, получаемых методом холод­ной высадки.

5’10*

Рнс. 3. Кривые усталости горячекатаной (О, •) и термически обработанной на двух’ фазную структуру (А, А) стали 09Г2. Штриховые линии — в состоянии поставки; сплошные линии — после деформаннн на 5 % и отпуска на 200 °С, 1 ч. Лист толщиной 4 мм (61 ¦

Число циклов до разрушения

Среднеуглеродистые низколегиро­ванные стали содержат 0,25—0,50 % С и, кроме того, до 1,S % Aln (стали 30Г, 40Г, ЗОГ2, 40Г2) и до 1,1 % Cs (стали 30Х, 40Х и др.). Эти стали (ГОСТ 4543—71) используются кая конструкционные материалы в маши­ностроении, а также дли металлокон­струкций и крепежных деталей. Кон­кретное назначение, физические, ме- каиическне и технологические свой­ства названных сталей подробно рас­смотрены в снравочной литературе [11, 16, 17, 321.

2, ВЫСОКОПРОЧНЫЕ СРЕДНЕЛЕГИРОВАННЫЕ СТАЛИ

Общая характеристика сталей. К группе средиелегироваиных высо­копрочных сталей относятся стали 30ХГСН2А, 40ХСН2МА, 25Х2ГНТА. Поставляемые полуфабрикаты, реко­мендуемые области применения и ос­новные физические свойства этих ста­лей приведены в табл. 12—14.

Эти стали выплавляются в электро­дуговых печах с последующим вакуум – но-дуговым переплавом. Стали хорошо деформируются в горячем состоянии, свариваются дуговой ручной и авто­матической сваркой в среде защитных газов или под флюсом. Сталь 30ХГСН2А сваривается также элек­тронно-лучевой сваркой.

МПа

157

294

196

196

196

БрА9ЖЗЛ

7,6

1040

16

58,6

0,11

120 500

490

БрСу6С12Ф0,3

8,0

17,8

46

78 400

147

БрСу6Н2

8,7

1065

17,9

62,8

93 100

255

БрСу6Ф1

8,5

17,3

4,6

93 100

216

БрСуЗНЗЦЗС20Ф

9,1

17,4

54,4

73 500

167

БрА9Ж4Н4Мц1

587

БрА7Мц15ЖЗН2Ц2

607

C-I

В

О»

S

Ct к

В

С

НВ, МПа

Линейная усадка, %

Жндкотекучесть,

CM

Обрабатываемость

Резанием, %

Коэффици­ент трения

Коррозионная

Стойкость, г/(м2. сутки)

%

Со смазкой

Без смазки

К л X

S=O ° W о ^

Морская вода

В морской

20

25

686

980

2,4

70

20

0,012

2,7

1.0

Воде при

15-IO6

Циклов 275

В морском

10

12

490

1670

1,8

66—85

20

0,011

0,23

0,58

0,18

Тумане при

50- IO6

Циклов 343

При 20- IO6

20

686

982

Резиновые смеси и эбониты исполь­зуют в технике как коррозионно – стойкие уплотнительно-прокладочные материалы и для гуммирования в ка­честве антикоррозийной обкладки ап­паратуры. Для обкладки применяют листовую техническую резину (ГОСТ 7338—77): кислотощелочестойкую, теп­лостойкую, морозостойкую, маслобен – зостойкую, пищевую.

Для защиты от коррозии применяют гуммирование резервуаров, арматуры, иасосов, гальванических ванн, про­кладок и т. д.

Рекомендуемые марки резин н эбо­нитов для службы в агрессивных сре­дах приведены в табл. 8.

Все большее распространение в тех­нике находят полиуретановые кау – чуки, проявляющие до 60 0C стойкость в воде, растворах азотно-кислого и серно-кислого аммония, хлористого н хлорноватокислого натрия. Полиуре­тан стоек в органических средах.— бензине, глицерине, растительном масле, пропане, этиловом сйирте, те – траэтил свинце.

2. ТЕПЛОСТОЙКИЕ МАТЕРИАЛЫ

Теплостойкими называют материалы, способные работать в нагруже«ном состоянии при температурах до 600 0C в течение определенного времени.

Наиболее распространенным в сов­ременной технике жаропрочным мате­риалом являются жаропрочные стали, чт° объясняется, их невысокой стои­мостью и хорошими технологическими свойствами. По масштабам применения 0(,и занимают ведущее место прн тем­пературах 500—750 0C. При темпера­турах ниже 450 °С целесообразно ис­пользовать обычные конструкционные стали.

•Для изготовления деталей, работаю­щих в нагруженном. состоянии при температурах до 600 0C в течение дли­тельного времени, применяют глав­ным образом стали на основе а-же – леза (перлитные, мартеиситные и др.) и их классифицируют как теплостой­кие стали (теплоустойчивые). При тем­пературах выше 600 °С в основном ис­пользуют жаропрочные аустенитные стали.

Теплостойкие стали разделяют на низколегированные и среднелегирован – ные перлитного и мартенситного клас­са, на которые распространяется ГОСТ 20072—74, и высоколегирован­ные хромистые стали, химический со­став которых регламентирован ГОСТ 5632—72.

Номенклатура марок теплостойких сталей по ГОСТ 20072—74 и рекомен­дации по их применению приведены в табл. 9, а механические свойства этих сталей при комнатной н повышен­ных температурах представлены в табл. 10.

Перлитные стали предназ­начены для длительной эксплуатации прн температурах 450—580 0C и при­меняются в основном в котлотурбо – строенин для изготовления паропро­водных и пароперегревательных труб. Так как они характеризуются про­должительными сроками службы (сотни тысяч часов), то их не подвергают уп­рочняющей термической обработке н применяют в отожженном или норма­лизованном и отпущенном состоянии (иногда вообще без термической обра­ботки). Необходимая теплостойкость перлитных сталей достигается ком­плексным легированием хромом, мо­либденом, ванадием, ниобием; содер­жание каждого из этих элементов не превышает 1 % за исключением хрома, содержание которого для повы­шения жаростойкости доводят до 2,5— 3,0%. Эти стали низкоуглеродистые с содержанием 0,08—0,15 % С (иногда до 0,2—0,3 % С).

» Содержание элементов здесь и далее по тексту в мае. долях.

Ю X

Ю

Scq

LO LO

XX ю ю

©

К* SIX

О) CJ

Eg SS

— CS

XX to ю

CJ CS

©

Ю

M

S

S

Со

СО

X

X

QO

О

CJ

Аа

Hlfl

1S1 о

Il

XX оо

CJ CN

S

Ш S

S ^s SH

XS

CJ JJ1

Ез J3 f—

Чо

Л о H С4

UH

И О

[-C

S « 3Sm

Srtg O-SP M EQ ffi

SSs ч а ч

P – 0)

Перлитные стали пластичны в хо­лодном состоянии (см. табл. 10), Удовлетворительно обрабатываются ре­занием и свариваются. По теплопро­водности и тепловому расширению они близки к обычным конструкцион­ным сталям.

Критерием жаропрочности перлит – пых сталей является предел ползу­чести с допустимой деформацией 1 % За 10 ООО или 100 000 ч. По характе­ристикам жаропрочности эти стали При 550—600 cC существенно усту­пают аустенитным жаропрочным ста­лям. Однако при невысоких рабочих температурах перлитные стали благо­даря высокой стабильности структуры Называются в числе немногих кон – ?тРУкционных материалов, способных ® течение длительного времени со­противляться ползучести и сохранять Достаточную пластичность (не охруп – чиваясь), которая характеризует на­дежность работы конструкции в ус­ловиях возможного образования вну­тренних и внешних дефектов.

Наиболее широкое применение при температурах 550—600 С нашла сталь 12Х1МФ, которая применяется на всех мощных электростанциях для изго­товления пароперегревателей, кол­лекторов, паропроводов и т. п. Стали 25Х2М1Ф и 20ХЗМВФ отличаются повышенной жаропрочностью в ин­тервале 500—550 0C, Наиболее высо­кие показатели жаропрочности прн 600—650 °С, приближающие ее к вы­соколегированным аустенитным ста­лям, имеет сталь 12Х2МВ8ФБ. В от­личие от аустеиитных она не содержит никеля, имеет высокую теплопровод­ность, меньший коэффициент терми­ческого расширения и не склонна к раз­рушению в зоне сварного шва.

Состав низколегированных сталей перлитного класса стабилизировался н новых путей его принципиального изменения пока не найдено. Значи­тельное улучшение свойств достигнуто совершенствованием технологии про­изводства и применением микролегн – рования.

Мартенситные стали предназначены для изделий, работаю­щих при температурах 450—600 °С, и отличаются от перлитных сталей повышенной жаростойкостью в атмо­сфере пара или топочных газов.

Критерием жаропрочности мартен – ситных сталей является предел пол­зучести с допустимой деформацией 0,1 % за 10 000 ч или.1 % за 100 000 ч. По уровню жаропрочности они не намного превосходят перлитные стали.

Хром, который повышает жаростой­кость и жаропрочность, присутствует во всех сталях, предназначенных для длительной эксплуатации при высоких температурах в различных средах: на воздухе, в продуктах сгорания угля, природного газа или мазута с различ­ными агрессивными добавками вана­дия, серы и др.

В зависимости от содержания хрома высокохромистые стали на основе а – гкелеза подразделяют на три группы: 1) с содержанием 5—10 % Cr (мартен­ситные); 2) с содержанием 10—13% Cr (мартенситно-ферритные); 3) с со­держанием Cr выше 13 % (ферритные). Наиболее высокую жаропрочность имеют стали, содержащие 10—13 % Cr, а самую низкую — стали, содержа­щие свыше 13 % Cr, которые приме­няются в основном как жаростойкие.

Номенклатура марок мартенситных сталей, содержащих до 8 % Cr (в со­ответствии с ГОСТ 20072—74), и ре­комендации по их применению при­ведены в табл. 9, а механические свой­ства — в табл. 10. Для обеспечения высоких, стабильных в процессе дли­тельной службы механических свойств эти стали дополнительно легируют вольфрамом, молибденом, ванадием.

Сортамент теплостойких сталей (нз числа указанных в ГОСТ 20072—74) должен соответствовать ГОСТ 2590—88 — для горячекатаной круг­лой; ГОСТ 2591—71 — горячекатаной квадратной; ГОСТ 103—76, 4405—75 —

Сплавы мартенситного класса менее легированы и в равновесном состоянии содержат сравнительно немного Р-фазы (5—25%). В результате закалки об­разуется структура мартенсита а’ (или ® — в более легированных сплавах). К этому классу относятся высокопроч­ные сплавы ВТ6, BtM1 ВТ16 и жаро­прочные сплавы ВТ8, ВТ9, ВТЗ-1.

Сплавы переходного класса содер – 1Ка’г больше легирующих элементов и ^ответственно больше fi-фазы (25— /о) в равновесной структуре, чем ™лавы мартенситного класса. Струк – Ура этих сплавов чувствительна к ко­ваниям химического состава и режи – термической обработки (табл. 68), к> после закалкн в этих сплавах

Можно получить однофазную структу­ру переохлажденной (5-фазы или струк­туру, состоящую из этой фазы и мар­тенсита а». Наличие большого количе­ства [5-фазы обеспечивает сплавам пе­реходного класса самую высокую проч­ность среди (ос + Р)-сплавов. Напри­мер, сплав ВТ22 (50 % fi-фазы) имеет после отжига такое же временное со­противление, как сплав ВТ6 посла закалки и старения.

ZOO 400

С)

60 40 ZQ

Двухфазные сплавы удовлетвори­тельно обрабатываются резанием и

О 200

Рис. 10. Механические свойства сплава ВТв после различных режимов термической обработки в зависимости от температуры испытания:

А — отжиг при 70о °С, охлаждение на воздухе; б — закалка с 950 «С (охлажде­ние в воде + старение при 500 «С, 8 ч) [21

62. Физические свойства («+ Р)-титановых сплавов [32, 43]

Свойства

Сплав

ВТ6

ВТ14

ВТЗ-1

BT8

ВТ22

Р, т/м3

4,43

4,52

4,5

4,48

4,6

С, кДж/(кг-°С), ври темпе­

Ратуре, °С: 90

200

0,586

0,544

0,502

0,502

0,565

300

0,670

0,586

0,544

0,586

0,586

400

0,712

0,628

0,628

0,649

500

0,795

0,670

0,670

0,628

0,712

600

0,879

0,712

0,712

0,670

Pi1 Вт/(м-°С), при темпера­

Туре, 0C:

От плоскости ориентации не более 3°. Подвижность основных носителей заря­да должна соответствовать табл. 84.

Арсенид галлия, легированный крем­нием, выпускается пяти марок (АГНК-1—АГНК-5) с номинальной концентрацией ОНЗ 9-10 м—3,5 X X IO24 м-3; подвижность ОНЗ не ниже 0,12 м2/(В-с). Плотность дислокации MOu-MO8M-2.

Выпускаются четыре марки арсенида галлия (полуизолирующий, легирован­ный хромом, кислородом и индием) с УЭС не менее MO5 Ом-м и арсенид галлия для модуляторов марки АГЧПДО с УЭС не менее 5-IO5 Ом-м.

Моиокристаллический фосфид гал­лия, предназначенный для производ­ства полупроводниковых приборов, из­готовляется как электронного, так дырочного типа электрической прово­димости. В качестве легирующих при­месей используются сера, цинк, окись хрома. Для легирования высокоомного фосфида галлия марки ФГВ-1 исполь­зуются железо, ванадий и марганец. Легирование фосфида галлия марок фГВ-2 и ФГВ-3 осуществляется хро­мом. Слитки монокристаллического фосфида галлия выпускаются с номи­нальными значениями диаметра 35, 40, 45, 50 мм и длиной не менее 30 мм. Ориентация продольной оси монокри­сталлического слитка [111] или [100]. Некоторые электрофизические свойства монокристаллических слитков фосфида галлия приведены в табл. 85.

Антимонид галлия, предназначенный для производства полупроводниковых приборов и других целей (ТУ 48-4- 464—85, ОКП 17 7591), выпускается в виде нелегированных и легированны* теллуром или кремнием монокристал­лических слитков, выращенных по методу Чохральского. Длина и диаметр слитков не менее 20 мм. Плотность дислокаций в слитках не превышает I-IO8M-2. Нелегированный и легиро­ванный кремнием антимонид галлия имеет дырочный тип электрической проводимости, а легированный теллу­ром— электронный. Основные свойст­ва антимонида галлия приведены в табл. 86.

Арсенид индия для производства полупроводниковых приборов и опти­ческих целей (ТУ 48-4-420—80) выпус­кается в виде поликристаллических слитков, выращенных по методу Брид- жмена (марка ИМЭП-0) и по методу Чохральского (марка ИМЭП-1), и в виде монокристаллических слитков, нелегированных и легированных тел­луром, оловом, цинком и марганцем, выращенных по методу Чохральского.

130. Свойства композиционного материала алюминиевый сплав Х7002—Be при различных температурах [42J

Примесях

Концентрация ОНЗ, м-*

Теллур

Олово

Цинк

Нелегир ова н ный

Арсенид галлия

I-IOsa

0,50

2-IO22

0,48

4-IO2a

0,40

0,44

Б-Ю23

0,39

0,42

8- IO2a

0,39

0,38

I-IO23

0,38

0,37

0,0170

— M

2- IO22

0,36

0,34

0,0160

— Я

4-IOas

0,34

0,31

0,0140

— Я

6-IO23

0,32

0,29

0,0135

— Я

8-IO22

0,30

0,28

0,0120

— Я

1 • 10м

0,25

0,22

0,0100

— H

4-IO24

0,20

0,16

0,0080

— >9

6 – IO24

0,17

0,0065

_____ ц

8-IO24

0,14

___

0,0055

— ш

I-IO24

0,0050

— •я

5-IO25

___

0,0040

— Ш

1- IO25

0,0030

«» Я

« о

О

M с; Ч O

0B

«пц

E

Ч

A CQ!>. 0

%

Ss

Ч

S о

P я

.Г* S о

ГПа

О ч

35

30

0,33

0,16

148,0

2,1

35

45

0,27

0,13

122,5

1,7

35

60

0,26

0,13

116,6

0,5

35

90

0,26

0,18

123,5

0,3

43

45

0,30

0,09

130,3

0,6

43

90

0,26

0,11

142,1

0,2

Об. доля вЙлокна,

5В, ГПа

Е, ГПа

При температуре,

0C

%

20

120

200

250

Зсо

20

120

200

250

300

0 10 22 40

0,35 0,41 0,47 0,55

0,34

0,41 0,50

0,25

0,33 0,41

0,29 0,38

0,13

0,22 0,33

68,6 89,6 118,6 172,5

68,6 88,2 117,6

63,4 86,2 114,7

56,4 77,4 109,8

59^8

Является перспективным для созда­ния новых конструкций.

Для применения в различных отрас­лях техники перспективными являют­ся KM на основе алюминия, армиро­ванные высокопрочной стальной и бе­риллиевой проволокой, имеющие высо­кие прочностные характеристики и сравнительно малую стоимость.

Композиционный материал марки KAC-I (табл. 127) на алюминиевой ос­нове, армированный стальной прово­локой, отличается от других KM до­ступностью и низкой стоимостью арми­рующего материала, а гакже лучшей тепло – и электропроводностью. В ка­честве матрицы в этой композиции ис-

Пользуется фольга из алюминия и алю­миниевых сплавов; армирующим эле­ментом служит проволока из аустенит – ной стали ЭП322 или аустенитно-мар – тенситной стали ВНС-9 диаметром 0,15—0,3 мм с временным сопротивле­нием 3,5—4,0 ГПа.

Весьма перспективными для приме­нения в различных отраслях техники являются композиционные материалы на основе алюминия, армированные высокопрочной стальной и бериллие­вой проволокой, имеющие высокие прочностные характеристики и сравни­тельно малую стоимость.

В табл. 13i приведены свойства при растяжении KM с металлической ма-

131. Свойства при растяжении композиционных материалов с металлической матрицей, полученной фирмой TRW |8)

К S

О а

О ^

O

Scroll to Top