Вплив на жароміцність сплавів

«Харчова» нержавіюча сталь 20x23н18

Вона виготовляється з жароміцного сплаву. Її властивості, як і інших жароміцних сталей тісно пов'язані з величиною зерна . Від величини зерна залежать електрохімічні процеси, які у прикордонних зонах і розподіл домішок навколо кристала. Скупчення домішок у прикордонних обсягах послаблюють міцність зв'язків між кристалами при високих температурах і може спричинити різке зниження жароміцності.

Вплив величини зерна на опір повзучості

Було вивчено на сталі 12x18н10т. Крупнозерниста сталь мала більш високий опір повзучості, ніж гарячекатана з дрібним зерном. За високих температур сплав починає рекристалізацію. У разі крупнозернистої сталі нахил ліній на подвійній діаграмі не дуже крутий, що відображає кращий опір повзучості. Такі ж результати були отримані при випробуванні хромонікелевої сталі 20x23н18 з великим зерном, яка має більш високу жароміцність, але малу пластичність.

Вплив величини зерна на міцність

При знижених і кімнатних температурах характеристики сплавів з дрібним зерном дуже високі. При підвищених температурах крупнозернисті сплави показують кращу жароміцність , але не мають достатньої пластичності. Це положення поширюється на сплави аустенітної та феритної структури.

Вплив сторонніх домішок у прикордонних областях

Механізм взаємодії домішок недостатньо вивчений, встановлено, що дрібні частки S, Pb, Bi, Sn, Sb сильно знижують жароміцні властивості. Присутність десятитисячної частки свинцю в нікель-хромотитаністому сплаві 75-20-2,5 Ti з 0,7% Al значно зменшує жароміцність сплаву. У першу чергу при твердінні сплаву кристалізуються зерна тугоплавкого речовини, а легкоплавкі домішки, які не розчиняються, накопичуються в прикордонних зонах. Вони значно впливає на якість литих сплавів. У деформованих матеріалів ослаблення міцності при підвищених температурах може бути ще більшим за наявності легкоплавких домішок. Не всі домішки шкідливо впливають на жароміцність. Існує група елементів (вольфрам, молібден, ніобій, бор), присадка яких у невеликих дозах збільшує міцність прикордонних шарів. Також необхідно враховувати можливі зміни концентрації легуючих елементів у прикордонному шарі після дифузії або утворення нових фаз, які призводять до втрати жароміцності та зниження пластичності. Різниця у величині зерна сталі 12x18н10т впливає на процеси виділення карбідів хрому по межах зерен та схильності сталі до міжкристалітної корозії.

Аналогічні зміни у концентрації твердого розчину на межах зерен та інших матеріалів. Це виявляється різною травністю зерен після гомогенізації сплаву при високій температурі з наступним нагріванням в інтервалі робочих температур.

Дисперсійне твердіння

Цей процес безпосередньо пов'язаний з утворенням карбідних та інтерметалідних фаз і залежить від величини зерна. Виразно цей процес протікає в аустенітних сталях, загартованих високими температурами, з крупнозернистою структурою. Дисперсійне твердіння протікає дуже інтенсивно при одночасному дії напруги та температур, набагато краще, ніж при дії лише одних температур. Критична кількість домішок, що знижують температуру плавлення, призводить до міжкрметалітного руйнування.

Різнозернистість матеріалу

Усі жароміцні Показники високолегованих сплавів і сталей великою мірою знижуються при разнозернистости матеріалу, як у зразку присутні одночасно кристали з дрібним і великим зерном. Подібна суміш може виникнути у виробах, які піддаються гарячій обробці тиском, коли метал потрапляє у під деформацію критичних ступенів. Грубозерниста структура формується там, де пластична деформація утруднена — при штампуванні металу та внаслідок нерівномірного охолодження металу під час його деформації. Зразки єдиної структури будуть мати більш високу жароміцність, ніж ті зразки, які мають різнозернисту структуру. У сплаву ЗІ 437 при t° 700 °C з однорідною структурою та а=36 кг/мм ² тривалість навантаження до руйнування = 72 години. Більшість зразків буде зруйновано лише після 150-200 годин. Якщо матеріал має різнозернисту структуру, зразки руйнуються протягом 6-30 годин. Дотримуючись точно режиму штампування, можна запобігти появі різнозернистості в деталях. Різнозернистість призводить до відсутності сталості якостей і зниження жароміцності.

Надриви

Більшість зразків матиме дрібні надриви в межах меж зерен. У зоні великих зерен надриви з'являються найчастіше. Дослідження дозволило встановити, що надриви з'являються ще задовго до руйнування зразка. Після виникнення перших надривів життєздатність матеріалу при досягненні температури 700-800°З напрузі 36/15 кг/мм ² значною мірою втрачається. Спочатку виникає неглибокий надрив на поверхні металу, далі при тривалому випробуванні число та глибина надривів поступово зростатиме. Напередодні руйнування виникають надриви всередині матеріалу, їх видно на поверхні. Але велика кількість буде зосереджена саме ближче до місця руйнування. Як правило, місце руйнування не збігається із місцями перших надривів.

Дрібнозернистий метал

Якщо зразки з різнозернистою структурою під напругою руйнуються при високій температурі, дрібнозернистий матеріал легко подовжується під таким впливом. Як наслідок — крупнозернистий і малопластичний матеріал розтріскуватиметься на межі зерен. Тому вироби з однорідною структурою вважаються більш довговічними. .

Газове середовище

Було припущення, що утворення тріщин у металі стало результатом впливу газового середовища. З метою перевірки поверхню захищали шаром нікелю завтовшки 10 мкм. Нікелювання зразків проводилося гальванічним способом. У процесі випробувань з'ясувалося, що надриви не відрізняються від надривів на зразках, які були захищені нікелем.

Особливості обробки

Великий вплив має чистота обробки, що підтверджується випробуваннями. Через місцеву концентрацію напруг надриви утворюються раніше. Макро- та мікроструктура формуються під дією деформуючих сил при гарячій обробці тиском. Через перегрівання поковок турбінних дисків вище 1160 °C, виготовлених зі сталі ЕІ481, а також більше 1170 °C і зі сталі ЕІ4376 перед штампуванням характеристики жароміцності знизилися. І в тому, і в іншому випадку перегрів спричинить укрупнення структури, а також міжкристалічне окислення, яке складно розрізнити під мікроскопом. Такий же негативний вплив надаватиме перегріви під час термообробок складнолегованих жароміцних сплавів. Тому слід суворо дотримуватися температурного режиму виробництва.

Під час гарячої обробки під тиском подрібнюється структура. Гарячекатаний і гарячештампований матеріал має дрібнозернисту структуру і напружений стан. У випадку, якщо матеріал піддати старінню, то він набуває високих механічних властивостей при різних температурних режимах, проте, при дуже високих температурах має низьку жароміцність. Цей ефект використовують для одержання виробів з більш високими механічними властивостями при помірних температурах. Це можна назвати термомеханічною обробкою.

Купити, ціна

На складі ТОВ «" завжди в наявності високоякісний металопрокат за оптимальними цінами. Всі партії виробів мають сертифікат якості на відповідність вимогам стандартів та технічним умовам експлуатації. стислі терміни. Оптовим покупцям надаються пільгові знижки.