2.3 Термообработка сплавов

Стали аустенитно-мартенситного класса (09Х15Н8Ю) получили

широкое применение в основном как высокопрочные. Они хорошо свариваются, устойчивы против атмосферной коррозии. С целью обеспечения достаточной прочности и одновременно повышенной коррозионной стойкости сталь 09Х15Н8Ю подвергается следующей термической обработке: закалке на аустенит (925-975ºС) с последующей обработкой холодом (-70 ºС) и старением (350-380ºС).

Стали мартенситного класса (20Х13) отличаются высокой твердостью и прочностью, поэтому их используют для изготовления деталей, которые должны сохранять высокую прочность и твердость при работе в агрессивных средах. Для таких сталей проводят закалку + низкий отпуск. Стали со структурой мартенсит + карбиды имеют большое количество карбидов хрома. Они используются для изготовления деталей, которые работают в агрессивных средах при температуре от -150 до +250ºС. Твердость 57 HRC. Термообработка: закалка (1000-1150ºС - воздух) + отжиг (250-350ºС).

Сталь 12Х18Н10Т после медленного охлаждения из аустенитной

области имеет структуру состоящую из аустенита, феррита и карбидов. С целью растворения карбидов, а также предотвращения их выделения в процессе медленного охлаждения аустенитные стали нагревают до 1050-1120ºС и закаливают в воде, масле или на воздухе. Аустенитные стали не склонны к хрупкому разрушению при низких температурах, поэтому хромоникелевые коррозионно-стойкие стали широко используются в криогенной технике для хранения сжиженных газов, изготовления оболочек топливных баков и ракет и т.д.

2.4 Выбор марки стали

С точки зрения прочности для решения задачи подходят стали 12Х18Н10Т и 09Х15Н8Ю, т.к. имеют наибольшую прочность и коррозионную устойчивость. Но предпочтительнее будет сталь 09Х15Н8Ю, сталь 12Х18Н10Т применяется в основном для деталей, работающих при низких температурах, такие как баки для хранения сжиженных газов, оболочки ракет и т.п.

3. Выбор материала для лопаток двигателей

3.1 Условия выбора

Лопатки реактивных и турбореактивных двигателей работают в окислительной среде при высоких температурах (до 800-900°С). Сплавы, из которых изготавливают эти детали, должны обладать повышенной коррозионной стойкостью (окалиностойкостью), высоким сопротивлением ползучести, длительной прочностью при указанных температурах.

Выбрать состав сплава, указать методы термической обработки и привести изменения структуры и свойств после основных операций этой обработки.

3.2 Выбор материала

3.2.1 Сплав ХН70ВМТЮ

Сплав ХН70ВМТЮ (ЭИ617) относится к жаропрочным деформируемым сплавам, служит для изготовления лопаток газовой турбины реактивных двигателей. Обладает высокой жаропрочностью и высоким пределом текучести. Его рекомендуют применять для лопаток, работающих при температуре 800-900 °С.

Сплав удовлетворительно штампуется, куется и прокатывается. Лопатки штампуются на кривошипных прессах и под молотом. При механической обработке лопаток из этого сплава встречаются трудности. Обрабатывается он резцами, изготовленными только из быстрорежущей высоковольфрамистой стали, обладающей повышенной стойкости.

Химический состав сплава ХН70ВМТЮ: 0.12% C; 13-16% Cr; 1.7-2.2% Ti; 2.4-2.9% Al; 5-7% W; 2.5-4.0% Mo; 0.10 Ba; 0.2-0.8% V .[5]

Механические свойства приведены в таблице 5, выносливость сплава при различных температурах в таблице 6.

Таблица 5 - Механические свойства сплава ХН70ВМТЮ при различных температурах [6]

t, °С	σв	σ0,2	δ	ψ
	МПа		%
800	720	580	4,5	9
850	590	470	10	14
900	490	380	14	19

Таблица 6 - Выносливость (в МПа) сплава ХН70ВМТЮ на 10⁷ циклов при различных температурах [6]

t, °С	Гладкий образец	Образец с надрезом
800	360	290
850	300	-
900	250	190