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