Вопрос 46. Жаропрочные стали на никелевой основе. Состав, обработка, структура, свойства.

К сплавам на никелевой основе относятся сплавы, основная структура которых является твердым раствором хрома и других легирующих элементов в никелевой основе (содержание никеля не менее 55%).

Для получения высокой окалиностойкости никель легируют хромом (~20%), а для повышения жаропрочности – титаном (1,0-2,8%) и алюминием (0,55 – 5,5%). Дальнейшее увеличение жаропрочности достигается легирование сплавов 2,0 – 11% Мо и 2,0 – 11% W. Добавление к сложнолегированная сплавам 4 – 16% Со еще больше увеличивает жаропрочность и технологическую пластичность. Для упрочнения границ зерен - раствора сплав легируют бором и цирконием.

Для обеспечения высокой жаропрочности никелевые сплавы должны иметь структуру крупнозернистого - твердого раствора и равномерно распределенную -фазу.

Никелевые сплавы широко применяют в литом виде.

Наибольшее распространение имеют сплавы, такие как ХН77ТЮР (прочность не большая, пластичность высокая сваривается удовлетворительно; обработка-закалка и старение), ХН70ВМТЮ (обладает хорошей жаропрочностью при 700-800⁰С; обработка двойная закалка + охлаждение на воздухе и старение; применение – рабочие лопатки турбин).

Вопрос 47. Режим то сортового проката из быстрорежущей стали.

Примеры быстрорежущей стали: Р18 (18%W), Р9, Р6М5.

ТО:

Предварительная. Ступенчатый отжиг со ступенчатым охлаждением.

О собенности: Выдержка с 850⁰С должна быть строго лимитировано, т.к. иначе

1. Происходит увеличение устойчивости карбидов W из-за чего они в последующем плохо растворимы в аустените при нагреве под закалку вследствие чего понижается теплостойкость.

2. Сталь склонна к обезуглероживанию.

В зоне I происходит распад аустенита на сорбитообразную смесь, зона II для снижения напряжений.

Структура после: сорбитообразные примеси + избыточный карбит.

Твердость: ~217-255 НВ.

.

Вопрос 48. Режим то сортового проката из стали шх15

Сталь ШХ15- высокоуглеродистая.

Назначение ТО:

1. Снижение твердости для последующей деформированности.

2. Удаление Н₂

3. Для сталей высокоуглеродистых – сфероидизация Ц для облегчения обработки.

4. Упрочнение

ТО проходит в два этапа:

1. Регулируемое охлаждение после горячей прокатки. Охлаждение в внеотаплеваемых колодцах или термостатах. Цель: получение структуры, хорошо обрабатываемой последующей деформации. Для высокоуглеродистой стали необходимо попасть в зону сорбита.

2. Дальнейшая ТО

Вопрос 49. Предложить стали и назначить то для крупногабаритного штампа холодной деформации.

Многие штампы имеют большие размеры, поэтому сталь для их изготовления должна обладать высокой прокаливаемостью. Это обеспечивает высокие механические свойства по всему сечению штампа. Важно чтобы сталь не была склонна к обратимой отпускной хрупкости.

Крупные ковочные штампы нагревающиеся в работе до 500-550⁰С при умеренных нагрузках, изготавливают из полутеплостойких сталей 5ХНМ и 5ХГМ.

Закалка штампов в масле.

Отпуск крупных штампов проводят при температуре 550-580⁰С (структура после отпуска- троостосорбит).

Стали, используемые для изготовления штампов пластически деформируемых металл при нормальных температурах, должны обладать высокой твердостью (HRC 56-60), износостойкостью и прочностью, сочетающейся с достаточной вязкостью. В процессе деформирования с большей скоростью штампы разогреваются до 200-350 С. Поэтому стали этого класса должны иметь теплостойкость 400-500 С, для того чтобы обеспечить сопротивление смятию и пластической деформации при штамповке.

Для крупных штампов необходимо обеспечить высокую прокаливаемость и небольшие объемные изменения при закалке. Если в процессе термической обработки происходит искажение сложной конфигурации штампа, то необходимо доводить штамп до требуемых размеров, что не всегда осуществимо.

Высокохромистые стали Х12Ф1 и Х12М обладают высокой износостойкостью и при закалке в масле мало деформируются, что важно для штампов сложной формы.

Молибден и ванадий в этих сталях способствует сохранению мелкого зерна. Обе стали обладают хорошей прокаливаемостью. Недостаток сталей – трудность обработки резанием в отожженном состоянии (НВ 207-269), а также снижение механических свойств в случае резко выраженной карбидной неоднородности (крупные скопления карбидов, карбидная сетка, карбидная полосчатость). Меньшей карбидной неоднородностью обладает сталь Х6ВФ, которую оспользуют для инструмента с высокой механической прочностью и сопротивлением изнашиванию. Прокаливаемость этой стали меньше.

Сталь 7ХГ2ВМ сочетает высокую прокаливаемость и закаливаемость с минимальными объемными изменениями при закалке. Она получает твердость HRC 59-60 в сечениях до 100-110 мм при охлаждении в масле, горячих средах и на воздухе.

Когда требуется сталь с повышенным сопротивлением пластической деформации, применяют сталь 6Х6В3МФС. Сталь подвергают закалке с высоких температур для возможно более полного растворения карбидов хрома. Сталь чувствительна к росту зерна аустенита. Отпуск проводят при 520-540 С. После отпуска в структуре нет остаточного аустенита, что обеспечивает более высокое сопротивление пластической деформации при хорошей вязкости. Сталь обладает высокой износостойкостью, особенно при работе с динамическими нагрузками, и не склонна к карбидной неоднородности.