2. Жаропрочность и ее характеристики. Явление ползучести в металлах. Пути повышения жаропрочности. Аустенитные жаропрочные стали. Их состав, структура, применяемая термообработка.

Жаропрочность – это способность металла сопротивляться ползучести.

Основными причинами разупрочнения сталей при высоких температурах являются:

• развитие процессов рекристаллизации;

• диффузионные процессы,

• активное перемещение дислокаций,

• скольжение границ зерен.

Повышение жаропрочности достигается:

• легированием твердого раствора тугоплавкими металлами, такими как Cr, Mo, W, V, что обеспечивает повышение температуры рекристаллизации, замедление диффузионных процессов и твердорастворное упрочнение;

• образованием в твердом растворе дисперсных частиц вторичных фаз (карбидов, нитридов, интерметаллидов), которые выделяются из пересыщенного твердого раствора в результате закалки и старения (отпуска), частицы тормозят движение дислокаций, обеспечивая дисперсионное упрочнение;

• формированием крупнозернистой структуры, что уменьшает зернограничное скольжение. Для стабилизации границ зерен применяют легирование элементами, образующими устойчивые фазы, например, бором (до 0,01%).

Таким образом, жаропрочные стали являются, как правило, многокомпонентными высоколегированными сплавами. Они также должны обладать высокой жаростойкостью и коррозионной стойкостью.

Стали аустенитного класса по жаропрочности превосходят перлитные и мартенситные стали. Различают три группы аустенитных сталей:

• Стали со структурой твердого раствора, не упрочняемые термообработкой: 10Х18Н12Т, 08Х15Н24В4ТР применяются для пароперегревателей и трубопроводов высокого давления до температур 600…700°С. Для получения однородной аустенитной структуры проводят термообработку: закалку от 1100…1150°С в воде или на воздухе.

• Стали с карбидным упрочнением 45Х14Н14В2М, 40Х15Н7Г7Ф2МС содержат повышенное содержание углерода (0,3…0,5%С) и карбидообразующих элементов. В результате закалки и старения формируется структура легированного аустенита с дисперсными карбидами. Применяют для изготовления дисков, лопаток, корпусов газовых турбин и др. с рабочими температурами до 700°С.

• Стали с интерметаллидным упрочнением 10Х11Н20Т3Р, 10Х11Н23Т3МР после закалки и старения получают структуру легированного аустенита с включениями дисперсных интерметаллидов (Ni₃Ti, Fe₃Ti и др.), когерентно связанных с решеткой γ–твердого раствора. Жаропрочность сохраняется до 750…800°С.

3. Сплав д1.Описать способ упрочнения и объяснить его природу. Указать мех св-ва после упрочнения и область применения сплава. Явление возврата

Структура сплава Д1 в равновесном состоянии

То:закалка+старение(темп 500 –вода-α пересыщенное)

Старение заключается в выдержке закаленного сплава при комнатной температуре 5…7 суток (естественное старение) или 10…24 ч при повышенной температуре 100…200'С (искусственное старение)в процессе старения происходит распад пересы-щенного твердого раствора, который идет в несколько стадий в за-висимости от температуры и продолжительности старения: I стадия старения - образование зон Гинье-Престона (зонное старение)Эта стадия наиболее характерна для естественного(при 20*С) или низкотемпературного искусственного старе-ния (ниже 100…150C). Вследствие диффузионных процессов атомы меди перемещаются внутри кристаллической решетки а-твердого раствора на весьма малые расстояния и образуют скопления. Эти скопления - зоны Гинье-Престона (зоныГП) имеют форму плоских дисков, равномерно распределенных в пределах кристалла. При незначительных выдержках и малых темперетурах образуются зоны ГП , которые имеютконцентрацию меди меньше, чем CuAl2. Увеличение времени выдержкиили температуры старения приводит к укрупнению зон Гинье-Престона, концентрация меди в скоплениях приближается к ее концентрации в химическом соединении CuAl2, (рис 1046) Образование зон Гинье-Престона вызывает искажение кристалли- ческой решетки и следовательно повышение прочности сплава (рис 105).II стадия старания - образование метастабильной O' (тета)-фазы (фазовое старение). По мере выдержки сплава при повышен- ных температурах на базе зон Гинье-Престона образуются дис- персные частицы промежуточной O'-фазы с кристаллической решеткой, отличающейся от решетки твердого раствора. Промежуточная фаза имеет отличную от стабильной (O(тета)-фазы) кристаллическую решетку и сохраняет когерентную связь с решеткой а-твердсго раствора . Это усиливает искажения кристаллической решетки,твердость и прочность сплава повышается пластич-ность падает.III стадия старения - образование стабильной О-фазы (коа-гуляционное старение). При дальнейшей выдержке происходитсрыв когерентности, коагуляция метастабильной фазы и образование стабильной О-фазы CuAl2,. Искажения кристаллической решетки частично снимаются и прочность сплавапонижается Состаренные сплавы можно подвергать обработке на возврат которая состоит в кратковременной выдержке сплава (2…3 мин) при 230…250"С. Во время нагрева рассасываются зоны Гинье-Престона и восстанавливается пластичность свеже-закаленного состояния. При последующем вылеживании сплава прикомнатной температуре вновь происходит образование зон ГП-1 и упрочнение сплава. Приминениедля изготовления деталей,требующих долговечности при переменных нагрузках.Из него изготавливают лонжероны саомлетов,кузова грузовых авто

4.Выберите марку стали для изготовления малонагруженных зубчатых колес.Указать состав и класс стали по назначенидю. Обосновать режим ТО,обеспечивающий получение твердости зубьев (60…65).Описать ст-ру посте ТО 15ХФ конструкционная сталь общего назначения,цементуемая,хромованадиевые.Цементация+Заклка+Низкий отпуск(М на поверхности.,в сердцевине=НБ )Обладают невысокой прокаливаемостью,высокие мех св-ва из-за измельчения зена,прочность повыш из-за хрома)

Билет №15