Суперсплавы | Металлолом — Part 5

После нагрева до 1000 0C и охлажде­ния в воде или на воздухе до 200G структура стали состоит из 10—50% мартенсита (остальное аустенит). Охла­ждение предварительно нормализован­ной или закаленной стали до —700C в течение 2 ч повышает содержани мартенситной составляющей до 80 %; охлаждение до более низки» температур, например до — iggog к дополнительному превращению не приводит; обратное превращение

У начинается в стали примерно mm 500 0C. р

В интервале 600—-800 0G по грани, цам аустенитных зерен выделяются карбиды хрома (Cr23C0); карбидная реакция может начаться уже при мед. ленном охлаждении в данном интер. вале температур, тем более при изо. термической выдержке. Образование карбидной сеткн приводит к снижению пластичности и ударной вязкости прн криогенных температурах.

Механические свойства стали 07Х16Н6 приведены в табл. 122.

122. Мехавические свойства стали 07Х16Н6 при низких температурах [711

0B

00,2

H 0B

Tp

6г

Ф

11)н

KCU

KCV

KCT

I,

«в

M

PC

МПа

. я S с * S

А

%

МДж/м»

Прутки диаметром 15 мм; термическая обработка: вакалка с 980 °С, воздух, обработка холодом при —70 °С, 2 ч, отпуск при 250 0C, 1 ч, воздух

0,85 С,64 0,60 0,35 0,25

20	1230	1040	2100	1240	105	1,0	21	67	30	1,30	1,00
—70	1340	1150	2350	1230	138	0,92	20	68	35	1,10	0,84
—100	1420	1230	2440	1280	—	0,90	25	68	28	0,96	0,80
— 196	1690	1490	2890	1500	126	0,89	23	66	27	0,80	0,60
—253	1920	1760	3000	920	130	0,50	12	50	8	0,70	0,50

Прутки диаметром 16 мм; термическая обработка: вакалка с 1000°С, вода, обработка xotodoM при —70 0C, 3 ч, отпуск при 410 °С, 1 ч

Углеродистые инструментальные стали. Химический состав углероди — ьтых инструментальных сталей по ГОСТ 1435—74.

Углеродистые стали применяют для изготовления режущих инструментов, работающих в условиях, ие вызываю­щих нагрева рабочей кромки свыше ¦150—200 0C. Они используются также для штамповых и измерительных ин­струментов.

Основные достоинства углеродистых сталей — получение высокой твердости в поверхностном слое при сохранении вязкой сердцевины. Это в ряде слу­чаев обеспечивает минимальную по­водку инструмента и повышение его механических свойств; низкую твер­дость в отожженном состоянии HB 1800—2000 МПа, позволяющую ис­пользовать высокопроизводительные методы изготовления инструмента (на­катку, насечку); закалку с низких температур (770—820 °С); получение после закалки малых количеств оста­точного аустенита, что обеспечивает им повышенное сопротивление пла­стической деформации; сохранение чи­стой поверхности при закалке вслед­ствие охлаждения в воде, что упро­щает очистку инструментов; низкую стоимость.

Вместе с тем недостатки углероди­стых сталей существенно ограничи­вают область их применения: вслед­ствие низкой теплостойкости — спо­собности сохранять твердость лишь при нагреве до температур, не пре­вышающих 170—200 0C. Меньшая проч­ность по сравнению с быстрорежущими сталями связана с получением более крупного зерна (8—9 балл) при оп­тимальных температурах закалки. Склонность к росту зерна при незначи­тельных перегревах при закалке при­водит к понижению механических свойств. Ограниченная технологиче­ская закаливаемость требует приме­нения высоких скоростей охлаждения в перлитном интервале, что приводит к неоднородной твердости, особенно у инструментов небольшой толщины, а также к большой поводке и терми­ческим трещинам. Стали нельзя при­менять для относительно крупных инструментов (диаметром или тол­щиной больше 30 мм), если они пред­назначены для работы при повышенных давлениях. Стали склонны к отпуску поверхностных слоев при иагреве во время шлифования и заточки.

Углеродистые стали используют для инструментов, не подвергаемых в про­цессе работы нагреву до температур свыше 150—200 0C и ие требующих в процессе изготовления значитель­ного шлифования (иапильиики, мет­чики, развертки, ножовки, топоры, колуны, стамески, слесарно-монтаж — ные и хирургические инструменты, а также для некоторых штамповых и измерительных инструментов.

Высокая твердость углеродистых сталей (HRC 62—63) достигается уже при 0,6 % Св инструменте диаметром (толщиной) 1—5 мм.

В инструменте большей толщины такую твердость на поверхности можно получить лишь при 0,8—0,9 % С. С увеличением содержания углерода более 0,9—1,0 % твердость повышается до HRC 65,

Оптимальное содержание углерода определяется особенностями работы инструмента, его формой и техноло­гией изготовления. Если инструмент подвергается в основном ударным на­грузкам (деревообрабатывающий ин­струмент, зубила, некоторые штампы), целесообразно применять доэвтекто — идные стали с 0,6—0,7 % С с троостит — ной структурой. Для остального режу­щего инструмента более целесообразна мартенситная структура с избыточными карбидами, образующаяся в заэвтек- тоидиых сталях, содержащих 0,9— 1,3 % С. Эти стали имеют высокую твердость и износостойкость и удов­летворительные механические свой­ства. Сталь эвтектоидного состава (0,8 % С) более склонна к росту зерна (перегреву), обладает меньшей стабиль­ностью свойств и в связи с этим нахо­дит ограниченное применение.

Предварительная термическая обра­ботка углеродистых инструменталь­ных сталей. Неполный отжиг (на­грев 690—710 0C) с непрерывным ох­лаждением и сфероидизацию рекомен­дуется проводить в шахтных или ка­мерных печах (стали У7, У7А, У8, V8A). Продолжительность выдержки после прогрева всей садки до темпера­туры отжига 3—4 ч.

Изотермический отжиг целесообра­зен для печен непрерывного действия (конвейерных, толкательных). Про­должительность выдержки после про­грева всей садки до температуры от­жига 1—2 ч. Изотермическая выдержка при охлаждении 1—2 ч. Отжиг с пол­ной перекристаллизацией (стали У7, У7А, У8, У8А) проводят при не­обходимости одновременного измель­чения структуры. Сфероидизацию (.ма­ятниковый отжиг) применяют для по­лучения структуры зернистого пер­лита.

, Высокий отпуск (650—700 0C) сле­дует использовать для снятия наклепа после холодной пластической дефор­мации (так называемый рекристалли — зационный отжиг), а также для снятия внутренних напряжений от обработки резанием, предшествующей закалке, перед повторной закалкой изделий, имеющих пониженную твердость после термообработки. Продолжительность выдержки при высоком отпуске 2—3 ч после прогрева всей садки.

3&. Пределы длительной прочности и ползучести (в МПа) стал» 31Х19Н9МВБТ [26]

20 560 600 650	750 500 490 440	330 210 250 240	31 26 20 24	40 40 46 55	950 1000 1100 1100
Нагрев 1150—IlSO0Cr вода; ста­	20	740	320	32	25	400
Рение 700 0C, 50 ч	300	700	320	32	46	1500
400	670	310	28	43	1400
	500	630	280	26	45	1400
	600	590	260	26	46	1000
	650	460	190	15	40	500
	700	420	250	21	40	1000
	750	320	220	25	52	—
•	800	240	200	29	64	—

T, ?С ‘	Ст!0 000	Сц 00 000	СтХ/10 000	«1/100 ООО
~ 560	240	170	300	260
600	150	110	230	200
650	—	80	180	150
700	—	40	100	60 ,
—				________

200 200 250 300 200 250

(То, МИа

J9 релаксационная стойкость стали 31Х19Н9МВБТ {47]

Ox (МПа) за время, ч

100	500	1000	30Г0	4000	5000	10 000	15 000	20 000
150	147	144	139		134	129	124	122
138	125	117	—	99	_	__	__	__
160	135	123	—	96	_	__	__	__
180	163	139	_	100	_ L	—_	__	__
110	90	80	—	65	_	—_	__	__
130	100	90

6BlZ-6Ilw >*фооо. мпа

О № W t °С

Ряс. 3. Изменения пределов текучести и иолзучести технического титана в зависи­мости от температуры испытания

Титан обладает высокими прочностью н удельной прочностью в условиях глубокого холода (табл. 53).

Пластическая деформация значитель­но повышает прочность титана (рис. 3). Для снятия наклепа проводят рекри — сталлизационный отжиг. Температура рекристаллизации титана понижается с 600 до 500 0C при увеличении степени предшествующей деформации с 10 до 60 %, после чего не меняется. Наилуч­шее сочетание механических свойств титан имеет после отжига при 650— 750 °С.

При повышении температуры титан активно поглощает газы: начиная с 50—70 0C — водород, свыше 400— 500 0C — кислород, с 600—700 0C — азот, окись углерода и углекислый газ. Высокая химическая активность рас­плавленного титана вызывает необхо­димость применения при плавке и ду-

Рис. з. Влияние холодной пласти­ческой деформации на механиче­ские свойства:

C0,; eg, МПа 800

80 SO W 20 О

Л

7}

HV11

® — иодидиого тнтаиа; 6 = тех — ¦»»ческого тнтаиа

600 W 200

20 W 60е,% о 20 W ?,% в) i)

Говой сварке вакуума или атмосферы инертных газов. Вместе с тем благода­ря способности к газопоглощению ти­тан нашел применение в радио — и электронной промышленности в каче­стве гетгерного материала.

Технический титан хорошо обраба­тывается давлением при 20—25 0C и повышенных температурах. Из него изготовляют все виды прессованного и катаного полуфабриката (листы, тру­бы, проволоку, поковки и др.). Ковку проводят при температуре 1000— 750 °С, горячую прокатку — иа IOO0C ниже температуры ковки. Горячей прокаткой получают листы толщиной более 6 мм, листы меньшей толщины изготовляют холодной прокаткой или с нагревом до 650—700 0C. Температу­ра прессования 950—1000°С. Титан корошо сваривается аргонодуговой и всеми видами контактной сварки. Свар­ной шов обладает хорошим сочетанием прочности и пластичности. Прочность шва составляет 90 % прочности основ­ного металла.

О «

Я

S

V

S S

Iо

Я о, и я а

0 я

OJ

1

S S

А № О

S

О

« SJ

CQ ЕС

•к

О со о

M S X о

OJ

Ч

О «

S

О

Я я длительности затухания люминесценции т, показателю пре­ломления пе или «о, двойному луче­преломлению, бессвильности, пузыр — чатости, включениям По пузырчато — сти стекло типа ГЛС разделяют на категории, установленные ГОСТ 3514—76. По показателю неактивного поглощения установлено три катего­рии Кшо нм — первая — не более 0,0010; вторая — не более 0,0020; третья — ие более 0,0025. По химической стой­кости к влажной атмосфере силикат­ные стекла относятся к группе В, а фосфатные — к группе Д (ГОСТ 13917—82). Некоторые оптические свойства стекол приведены в табл. 96, а физико-химические свойства — в табл. 97.

Основные характеристики твердо­тельных лазеров регламентированы ГОСТ 19319—82.

К полупроводниковым относятся ла­зеры, в которых используются опти­ческие переходы с участием свободных носителей тока в кристаллах. По спо­собу накачки полупроводниковые ла­зеры делятся на иижекционные, с оп­тической накачкой, с накачкой пучком быстрых электронов и с накачкой про­боем в электрическом поле.

Классификация и условные обозна­чения материалов, используемых в полупроводниковых лазерах, опреде леиы ОСТ 11.397.831—83. Наиболее широко в полупроводниковых лазе­рах используется арсенид галлия а наибольшая доля серийного выпуска приходится на инжекциоииые лазеры иа основе лазерных гетероструктуп GaAlAs/GaAs и InGaAsP/InP.

Основные характеристики полупро­водниковых лазеров определены ГОСТ 17490—77.

Для широкого практического при­менения лазеров и лазерных систем с требуемыми характеристиками и пере­страиваемой частотой излучения боль­шое значение имеют материалы, поз­воляющие управлять лазерным излу­чением.

В качестве материалов для призм в дальнем ультрафиолетовом диапа­зоне используются фтористый барии BaF2, флюорит CaF2, фтористый ли­тий LiF и др.; в ближней ультрафиоле» товой области чаще всего используется кристаллический кварц; в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах — различные флинты, рутил TiO2, ти — таиат стронция SrTiO3; в области свыше 2—3 мкм— диэлектрические и полу­проводниковые кристаллы, такие, как LiF, CaF2, BaF2, Ge, Si.

Для управления лазерным излуче­нием широко применяются кристаллы, обладающие электрооптическим эф­фектом, т. е. изменением поляриза­ционных констант и соответственно показателей преломления под воз­действием электрического поля, и оп­тическими нелинейными свойствами, Это кристаллы, кристаллическая ре­шетка которых не имеет центра сим­метрии. Наибольшее распростране­ние для управления лазерным излу­чением получили такие материалы (ОСТ 11.397.831—83), как кристаллы дигидрофосфата калия KH2PO4 (KDP) и его аналоги: дигидрофосфат аммо­ния NH4H2PO4 (ADP), дидейтерофос- фат калия KaPO4 (DADP), дигидро­фосфат рубидия RbH2PO4 (RDP) и ряд других кристаллов.

Кой, прилагаемой в том же направле­нии, что и в условиях службы изделия. Оно оказывается наиболее эффектив­ным после основного старения и поэ­тому по существу является динами­ческим достариганием. В частности, если после полного старения бронзы БрБНТ1,9Мг при 340 °С, 3 ч про­вести достаривание при 200 °С, 1 ч под напряжением 1000 МПа предел упругости Ct0002 возрастет от 750 до 1080 МПа при увеличении дефор­мации ползучести, возникающей под действием нагрузки, что следует учи­тывать при назначении этого режима для упрочнения конкретных изделий.’ После динамического старения при­близительно в 2 раза возрастает ре­лаксационная стойкость изделий из бронзы.

Максимальный уровень упрочнения бернллиевых бронз достигается в ре­зультате НТМО, технология которой заключается в закалке, холодной пла­стической деформации и старении. Пластическая деформация после за­калки увеличивает прочностные ха­рактеристики, но при этом повышает удельное электрическое сопротивление в тем большей степени, чем выше сте­пень обжатия (табл. 25). После де­формации почти вдвое ускоряется про­цесс старения и возрастает уровень упрочнения тем больше, чем выше сте­пень предшествующей деформации (рис. 8). Еще выше уровень упрочне­ния достигается при использовании в цикле HTMO ступенчатого н дина­мического старения, режимы которых практически аналогичны тем, которые были указаны выше для недеформиро — ваниых бронз.

В связи с дороговизной бериллиевых броиз и определенными трудностями нх производства созданы безбериллие — вые пружинные сплавы: камелии, № 156 (или ЛАНКМц) камелон, № 538, 131, также упрочняемые в ре­зультате закалки и старения или НТМО, включая старение. Из этих безбериллиевых сплавов наиболее вы­сокопрочные № 131, 538 и камелон, созданные в институте Гнпроцветмет — обработка иа базе систем Cu—Ni—Al н Cu—Zn, дополнительно легирован­ные хромом, марганцем, кремнием, ванадием и магнием. После упрочняю­щей обработки, особенно в цикле НТМО, эти сплавы характеризуются ценным комплексом свойств, важней­шими нз которых являются тепло­стойкость (табл. 20) и коррозионная стойкость (табл. 27). Сплавы Ns 131, 538 и камелон рекомендуются взамен бериллиевой бронзы в условиях служ* бы упругих элементов прн повышенной температуре (до 250 °С) и когда тре­буется лучшая коррозионная стой­кость [1, 2]. Однако в том случае, когда упругие элементы должны раСо-

*- У сплава № 156 (латунь ЛАНКМД ГОСТ 17527—86), по данным [7 J1 после закалки и старения а0)002 = 4 00-5-410 МПь а после закалки, деформации с обжатие™ 40 % и старением CT01002 = 8 0 0 МПа. Эг сплав также имеет более высокую рела» сационную стойкость, чем Л62 и БрОФ4,5—0,25.

М P к —

» О Cf

SsS1OS Чщ S ^plO S »5.4 й — о-

S м S „ I s^rass 1 a. a h а. а.

Ci gcca:

1-г T О»,?) м. g* * *

О&

Rt — Ct

В л « а о «S3 ? ч

«aKe= «

А

M

A. S га И К

M u

S Iю-

Srag е

S ®

О — О о.

С

_Г a S

CQ S S

2га g

И ч S

О eOt е >>

S S а-

Га ‘ га

Fe а.

50. Механические свойства стали 08Х16Н13М2Б (прутки, продольные образцы) прн 20 0C и повышенной температуре [51 ]

/, 9C	0B	°0,2	А	Ф
МПа	%
20	620	230	45	68
500	490	175	30	50
, 600	470	175	29	55
=650	440	175	27	57

53. Физические свойства

Стали 08Х16Н13М2Б

При различных температурах [51]

T, Pc	Я — ю-5, МПа	К Вт/(м.-°С)	T, 0C (интер­вал)	А-10«, 0C-1
20	2,06		20—400	17,1
200	1,91	17,1	20—600	17,8
400	1,74	20,1	20—800	18,6
500	1,67-	21,7
600	1,58	23,0
700		24,7

54. Ударная вязкость и твердость стали 09Х14Н16Б при 20 0C после старения при различных температурах [51]

T, «С	Т, Ч	Кси, КДж/м!	Нв. МП»
600	500	1670	1450
600	1000	1740	‘ 1510
600 ‘	2500	1400	1540
600	5000	1350	1560.
650	500	1490	. 1470
650	1000	1550	¦ 1540
650	2500	1640	, нза
650	5000	; 1зоо	¦ 1470
700	1000	1470	1470

56. Пределы длительной прочности и ползучести (в МПа) стали 09Х14Н16Б 147]

55. Мехавнческне свойства стали 09Х14Н16Б при высоких температурах [47]

	°а	2	А		Кси,			О	О О	О ‘ О О
					КДж/м2		О	О		О
	МПа	%		О	О о
20	570	250	51	73	2100

12. Износостойкость твердых сплавов при изнашивании о прослойку различных абразивных материалов |94]

Абразивный материал

Тем­пера­тура, 0C	«В’ МПа	00,2′ МПа	А. %	%	1S As ИЧ
-196 -253 -269 20 100 150 200 250	970 1200 1210 500 420 350 300 280	750 1100 870 380	20 10 35 30 30 30 30 30	48 35 58 55 55 55 55 55	0,8 0,6 1,0
		\ ~
Состояние	Ао, ооа — МПа	Ptl мкОм. м	. HV
После закалки при 770 0C + 10 0C1	120/120	0,098/0,098	100/100
15 мин
После закалки н деформации с обжа­
Тием, %:
10	240/220	0,101/0,101	150/140
15	—/260	0,102/0,102	—/165
Зз	460/440	0,103/0,102	230/230
89,5	1.2
ВК6	88,5	1,0
ВК8	87,5	0,8
Вкю	87,0	0,6
ВК15	86,0	0,4
ВК20	84,0	0,2
ВК25	82,0	0,1
Вольфрам	—	0,055
Т30К4	92,0	0,2
Т15К6	90,0	0,3
Т5КЮ	88,5	0,2
ТТ7К12	87,0	0,2
ТН-20	90,0	0,2
КХН-15	85,0	0,1
КНТ-16	89,0	0,1
Кобальт		0,021

Н, ГПа	Износо­стойкость твердых сплавов, км/мм
В Кб	ВК15
100	0,2	0,2
37—43	0,2	0,2
30—33	0,4	0,2
20—24	1,7	0,8
11—12	6,6	3,1

TK и TTK применяют для обработки резанием сталей и труднообрабатывае­мых сплавов.

Синтетический алмаз АС2 Карбид бора Карбид крем­ния (зеленый) Электрокорунд Кварц

Инструмент для обработки давлением и износостойкие детали изготовляют обычно из средне — и высококобальтовых твердых сплавов типа BK — Безвольфра-

Твердость

HRA (не менее)

Сплав

ВКЗ

ВКЗ-М

ВК4

ВК4-В

ВК6

ВК6-М

ВК6-ОМ

ВК6-В

ВК8

ВК8-В

ВК8-ВК

BKlO

ВК10-М

BKlO-OM

ВК10-КС

13. Износостойкость твердых сплавов при изнашивании об абразивную прослойку (СТП ИСМ 610—81) из электрокорунда зернистостью 8 (ГОСТ 3647—80) [93, 94)

Продолжение табл. 13

Сплав	Твердость HRA (не менее)	Износо­стойкость, км/мм
BKll-B	86,0	1,1
BKll-BK	87,0	1,2
BK15	86,0	0,8
ВК20	84,0	0,6
ВК20-КС	82,0	0,4
ВК20-К	79,0	0,4
ВК25	82,0	0,4
Т30К4	92,0	0,6
Т15К6	90,0	1,7
Т14К8	89,5	1,1
Т5КЮ	8>3,5	1,1
T5KI2	87,0