Основные способы повышения релаксационной стойкости

Увеличению устойчивости структуры и, соответственно, релаксационной стойкости способствует:

1. повышение однородности и устойчивости дислокационных структур, что соответствует или полигонизованной или ячеистой структуре с тонкими упорядоченными границами из дислокаций, выстроенных в равновесные конфигурации;

2. формирование мелкозернистой рекристаллизованной структуры;

3. закрепление дислокаций часто расположенными термически стабильными частицами упрочняющих фаз;

4. распад пересыщенных твердых растворов;

5. использование, как основы, материалов с большой энергией связи,

6. уменьшение остаточных напряжений.

Материалы, обладающие высокой релаксационной стойкостью и стабильностью формы и размеров при термообработке:

• материалы, применяемые для ответственных упругих элементов бронза БРБ2 после дисперсионного упрочнения,

• мартенсито-стареющие конструкционные стали типа 03Н12К15М10, после закалки и старения,

• легированные конструкционные стали типа 38Х2МЮА,

• легированные инструментальные стали типа ХВГ, 6Х4М2ФС, 6Х6В3МФС, 7ХГ2ВМФ, приобретающие после закалки мартенсито-аустенитную структуру (до 20% А), что позволяет им мало изменять объем.

Жаропрочность

Для оценки сопротивляемости ползучести вводится понятие жаропрочности, как способности материала сопротивляться деформации ползучести и разрушению, возникающими при постоянно действующих напряжениях и повышенных температурах. (>0,3Tпл).

Выбор материалов для работы при повышенных температурах обычно производится не только с учетом жаропрочности, но и окалиностойкости, а также плотности.

Материалы на различной основе, применяемые при повышенных температурах:

1. сплавы на основе магния и алюминия до 300°C,

2. спеченная порошковая композиция САП, содержащая до 12% тугоплавкого оксида Al₂O₃ рассчитанная на работу при 500°C,

3. стали общего назначения до 450°C,

4. сплавы на основе титана до 600°C,

5. жаропрочные легированные стали до 700°C,

6. сплавы на основе никеля до 1000°C,

7. тугоплавкие металлы и керамика свыше 1000°C.

В качестве жаропрочных материалов используют специализированные стали, сплавы и керамику.

Жаропрочные стали

1. Стали перлитного класса типа 12Х1МФ имеют ОЦК решетку железа, небольшую концентрацию C и невысокое содержание карбидообразующих элементов - Cr, Mo, V. В результате после термообработки структура сталей представляет собой легированную ферритную основу с равномерно распределенными в ней частицами тугоплавких, устойчивых карбидов типа МеC. К достоинствам данных сталей следует отнести их хорошую технологичность и невысокую стоимость. Рабочая температура до 580°C.

2. Стали мартенситного класса, такие как 40Х10С2М, также имеющие ОЦК решетку, но большее содержание C и легирующих элементов. После закалки на воздухе и высокого отпуска на сорбит имеют легированную ферритоцементитную смесь высокой дисперсности и устойчивости. Обладают жаропрочностью до 650°C. Технологичность существенно хуже, чем у перлитных сталей.

3. Стали аустенитного класса, например, 12Х18Н10Т имеют ГЦК решетку железа, очень малое количество C и значительную концентрацию Cr и Ni (или Mn). Прочность данных сталей обеспечивается пластическим деформированием, так как температура разупрочнения (рекристаллизации) соответствует 1000°C. Рабочая температура до 750°C.

4. Никелевые сплавы, упрочненные тугоплавкими W, Mo, V и другими элементами имеют рабочую температуру до 1000°C.

5. Сплавы на основе тугоплавких элементов (Cr, V , Ta , Nb , Zr , Mo , W , Re ). Наибольшей жаропрочностью (выше 2500°C) обладает нелегированный вольфрам.

6. Керамики на основе SiC , работающие до температуры 1800°